БЛОК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Полезная модель относится к генерированию электрической энергии, конкретно - к устройству автономных возобновляемых источников тока, точнее - блоков электропитания малой мощности с линейным генератором, приводимым в действие путем внешнего воздействия на корпус.
Известен блок электропитания, включающий корпус; линейный генератор импульсов переменного тока с неподвижным соленоидом и подвижным магнитом, установленным с возможностью челночного перемещения по проходящему внутри соленоида каналу, между находящимися за пределами соленоида концевыми ограничительными элементами; электронные средства с выпрямителем тока и накопителем заряда; электрические контактные выводы для подключения нагрузки: см. патент США №5347186, фиг.5А.
Указанное устройство является аналогом и прототипом предлагаемой полезной модели. Известный блок электропитания включает продолговатый корпус, с одной стороны которого размещен соленоид (точнее соленоидный ряд из нескольких индуктивных катушек), а с противоположной стороны размещены электронные средства с электрическими контактными выводами для подключения нагрузки (устройств-потребителей электричества). Этот блок электропитания имеет большой осевой габарит, что не позволяет встраивать его в корпуса широко распространенных устройств-потребителей электричества: портативных радиоприемников, плееров, ручных пультов дистанционного управления и т.д.
Полезная модель решает техническую задачу уменьшения осевого габарита блока электропитания с тем, чтобы расширить область его применения.
Поставленная техническая задача решается тем, что в блоке электропитания, включающем корпус; линейный генератор импульсов переменного тока с неподвижным соленоидом и подвижным магнитом, установленным с возможностью челночного перемещения по проходящему внутри соленоида каналу, между находящимися за пределами соленоида концевыми ограничительными элементами; электронные средства с выпрямителем тока и накопителем заряда; электрические контактные выводы для подключения нагрузки, - согласно полезной модели, - выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы на периферии корпуса, снаружи канала.
В частных случаях осуществления полезной модели:
- выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы по одну сторону от соленоида;
- выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы по разные стороны от соленоида;
- накопителем заряда является ионистор;
- накопителем заряда является аккумулятор;
- накопителем заряда является конденсатор;
- магнит имеет цилиндрическую форму;
- магнит имеет форму прямоугольного параллелепипеда;
- концевым ограничительным элементом является упругий диск;
- концевым ограничительным элементом является упругая диафрагма;
- концевым ограничительным элементом является пружина;
- концевым ограничительным элементом является неподвижный магнит, обращенный к подвижному магниту одноименным полюсом;
- концевым ограничительным элементом является торцевая поверхность канала;
- концевым ограничительным элементом является корпусная часть;
- соленоид выполнен из 2000-5000 витков медной проволоки диаметром 0,15-0,5 мм;
- внешний поперечный размер соленоида превышает соответствующий внутренний в (1,5-2,5) раза;
- осевой размер соленоида составляет (0,75-1,25) длин магнита;
- расстояние от соленоида до концевого ограничительного элемента составляет (0,75-1,5) длин магнита;
- длина магнита составляет (0,75-1,25) от величины его диаметра;
- блок электропитания выполнен с возможностью монтирования в устройстве-потребителе электричества взамен штатных батарей питания;
- корпус блока электропитания снабжен отгибаемыми элементами для закрепления на устройстве-потребителе электричества.
При осуществлении полезной модели ожидается технический результат, совпадающий с существом решаемой задачи.
Существо полезной модели иллюстрируют ФИГ.1-8:
- ФИГ.1 представляет схематично предлагаемый блок электропитания, вид в плане, с частичным разрезом;
- ФИГ.2 представляет поперечный разрез по А-А блока электропитания, изображенного на ФИГ.1;
- ФИГ.3 представляет поперечный разрез по В-В блока электропитания, изображенного на ФИГ.1;
- ФИГ.4 представляет вид в плане пульта дистанционного управления телеприемником с встроенным блоком электропитания;
- ФИГ.5 представляет вид в плане другого пульта дистанционного управления телеприемником с встроенным блоком электропитания;
- ФИГ.6 представляет вид справа на пульт ФИГ.5, с частичным разрезом по С-С;
- ФИГ.7 представляет вид сверху на пульт ФИГ.5, с частичным разрезом по D-D;
- ФИГ.8 представляет вид сверху на пульт ФИГ.5, с частичным разрезом по Е-Е.
Предлагаемый блок электропитания, показанный на ФИГ.1-3, включает пластиковый корпус (оболочку) 1 в форме прямоугольного параллелепипеда со скругленными краями. В корпусе смонтирована прямоугольная в сечении трубка 2 из немагнитного, электроизоляционного материала (обычно пластик). Трубка охвачена в средней части соленоидом (индуктивной катушкой) 3, а внутри трубки находится прямоугольный в сечении постоянный магнит 4, размещенный с зазором для возможности челночного перемещения в трубчатом канале, между установленными на его концах ограничительными элементами - упругими дисками 5 и 6.
Соленоид вместе с трубкой и магнитом образуют линейный генератор импульсов переменного тока. Необходимое для их выработки перемещение магнита относительно соленоида осуществляют силовым воздействием на корпус блока электропитания: ручной встряской, колебаниями при ходьбе (беге) или при движении транспортного средства (велосипеда, автомобиля) и т.д. При этом концевые ограничительные элементы 5 и 6 демпфируют удары магнита о конструкцию блока электропитания, а также способствуют возвратному движению магнита в направлении соленоида.
Вырабатываемые в соленоиде импульсы тока поступают к электронным средствам (в электронную схему) блока электропитания, которые включают выпрямитель
тока (например, известный 4-хдиодный мостик) и накопитель электрического заряда (аккумулятор, ионистор, конденсатор). Они смонтированы в полости 1А на периферии корпуса, снаружи трубчатого канала. Для подключения нагрузки блок электропитания снабжен электрическими контактными выводами 7 и 8.
Указанное местоположение выпрямителя тока и накопителя заряда, возможность которого обусловлена превышением поперечного габарита соленоида над размером трубчатого канала, сокращает осевой размер блока электропитания, позволяя удобно вписать его в конструкцию различных, широко используемых устройств-потребителей электричества.
В качестве примера на ФИГ.4 показан описанный блок электропитания в составе ручного пульта дистанционного управления телевизионным приемником, рассчитанного на питание от штатных батарей. Блок электропитания напряжением 3 Вольта установлен в нише пульта 9, на месте стандартной пары цилиндрических 1,5-вольтных батарей 10, 11 (обозначены штрихами). Для удобства такой замены контактные выводы 12, 13 блока электропитания выполнены такими же, как у батарейной пары. Крышка для блока электропитания может отличаться геометрической формой от крышки для батарей и при необходимости может снабжаться скобами и другими удерживающими элементами.
На ФИГ.5-8 показан другой пульт дистанционного управления телеприемником с предлагаемым блоком электропитания, установленным вместо штатных батарей (или батареи). Здесь, в отличие от ФИГ.1-4, блок электропитания размещен поперек, а не вдоль пульта 14, и корпус 15 этого блока имеет ступенчатую форму, обусловленную размерами батарейной ниши. Своими габаритами блок электропитания выступает за пределы пульта и крепится к нему посредством предусмотренных на корпусе блока отгибаемых элементов - двух рядов гибких скоб 16А, 16В. Корпус блока полностью закрывает нишу, без необходимости в отдельной крышке. Выпрямитель тока и накопитель электрического заряда смонтированы в двух аналогичных полостях 17 и 18, соответственно, которые расположены по разные стороны от соленоида 3. Пульт подключен к контактным выводам 19, 20 блока электропитания.
Замена в пульте батареек на предлагаемый блок электропитания дает ряд преимуществ. Батарейки имеют ограниченный срок службы. Они «садятся», и пульт перестает работать в самый неподходящий момент, во время вечерней телепередачи. Для многих пользователей (инвалиды, больные, одинокие старые люди) это становится настоящей проблемой, и в любом случае приходится считаться с денежными тратами на
новые батарейки, а выброс израсходованных ухудшает экологию. Всего этого можно избежать, воспользовавшись предлагаемым блоком электропитания. Требуется лишь его периодическая подзарядка, для чего пульт берут в руку и трясут в направлении оси трубки 2, заставляя подвижный магнит 4 совершать челночные перемещения относительно соленоида 3. За 10 секунд такой операции вырабатывается запас электроэнергии, достаточный для 100-кратного переключения пульта при просмотре телепередачи.
Показанное на ФИГ.4, 5 размещение блока электропитания в нише для сменных батарей пульта не требует его конструктивной доработки, так что предлагаемый блок может устанавливаться в ранее изготовленные и приобретенные пульты. Однако в большинстве случаев, исходя из эстетических, технологических и других соображений, пульт или другое устройство-потребитель электричества (портативный радиоприемник, плеер и т.д.), целесообразно изначально конструировать под размещение предлагаемого блока электропитания.
Представленные выше технические решения, включая фигуры, не исчерпывают сущности полезной модели. В частности, ниши в корпусе блока электропитания для размещения выпрямителя тока и накопителя заряда могут иметь другие геометрические формы. Подвижный магнит и заключающая его трубка могут быть цилиндрическими или квадратного поперечного сечения. Концевой ограничительный элемент для подвижного магнита может размещаться непосредственно в трубке и выполняться в виде упругой диафрагмы, пружины (например, пластинчатой) или неподвижного (зафиксированного) магнита, обращенного к подвижному магниту одноименным полюсом. Ограничительным элементом может быть непосредственно торцевая поверхность канала или корпусная часть блока электропитания. В одном блоке на противоположных концах канала могут предусматриваться разные ограничительные элементы, причем на различном расстоянии от соленоида. Электрические контактные выводы блока электропитания могут припаиваться к соответствующим контактам устройства-потребителя.
Испытаниями опытных образцов предлагаемого блока электропитания установлено, что для большинства применений целесообразно изготавливать соленоид из медной проволоки диаметра от 0,15 мм до 0,5 мм, наматывая ее в количестве от 2000 до 5000 витков (обычно большему числу витков соответствует меньший диаметр). Рекомендуемые относительные размеры элементов для линейного генератора импульсов переменного тока находятся в следующих пределах: внешний поперечный размер соленоида
превышает соответствующий внутренний в (1,5-2,5) раза, осевой размер соленоида составляет (0,75-1,25) длин подвижного магнита, расстояние от соленоида до концевого ограничительного элемента составляет (0,75-1,5) длин магнита. Для цилиндрического магнита рекомендуемая длина составляет (0,75 - 1,25) от величины диаметра.
Как явствует из вышеизложенного, полезная модель осуществима на базе обычной технологии. При этом подвижный магнит изготовляется из обладающего большой магнитной силой сплава (например, «самарий-кобальт», «неодим-железо-бор»). Тело магнита может быть сплошным или состоять из нескольких частей с различными характеристиками (что определяется, в частности, возможностями изготовления магнита).
Областью применения полезной модели является, в первую очередь, питание маломощных электропотребителей - таких как ручные пульты дистанционного управления, сигнальные маячки, портативные радиоприемники и радиопередатчики, плееры, сотовые телефоны, портативные электрические фонари и тому подобные устройства - особенно в условиях, когда отсутствует возможность подзарядки систем питания устройств от внешних источников тока.
Вышеизложенное подтверждает ожидаемый от полезной модели технический результат, состоящий в уменьшении осевого габарита блока электропитания, что расширяет область его применения.