一種幾乎不耗電的無線遙控門鈴設計

在學校的電子科技興趣小組活動和義務家電維修活動中，我們接觸到大量損壞的遙控門鈴，發現幾乎都是門鈴接收部分的限流電阻過熱造成的。經分析得知，這些遙控門鈴接收部分都是采用220V交流電供電，門鈴在發出音樂時約有大幾十至一百毫安的電流，所采用的降壓電容的容量都是1~2微法，結果不僅造成大部分時間白白耗電，而且所串聯的限流電阻發熱嚴重，很大程度影響了遙控門鈴的使用壽命。為此我們想到了如何設計出一種幾乎不耗電的長壽遙控門鈴。

一、工作原理

這種幾乎不耗電的遙控門鈴的核心是采用了一種新型綠色儲電元件--超級電容，通過DC/DC變換技術設計出來的。

通過采用微功耗無線發射與接收模塊和超級電容儲電，從而徹底解決現有遙控門鈴所存在的問題。通過采用DC/DC變換器解決超級電容在放電過程中兩端電壓不斷下降的問題;通過采用編碼、解碼技術解決電磁干擾以及鄰居間門鈴相互影響問題。

圖1是發射電路，除了按鈕AN,只有3個電子元器件，分別是微功耗發射模塊F05P、編碼集成電路HX2262以及電阻R.平時發射電路不耗電，按壓門鈴常開按鈕AN后，編碼集成電路HX2262編碼后的數據信號送到微功耗發射模塊F050P,再向空中發射。在信號發射期間，工作電流也很小，實測在6V電池作用下總電流只有6mA.所用的電池電壓可以在3~12V間選擇。

圖1 發射電路

圖2是接收電路。核心元件是超級電容C2、DC/DC變換器BL8530、微功耗遙控接收模塊J04V、解碼集成電路HX2272以及音樂集成塊TR95.交流市電經容量特小的0.033μF的降壓電容C1、小功率限流電阻R2、橋式整流二極管D1~D4、穩壓二極管DW、發光二極管LED后，向超級電容C2充電，平時電流很微小只有二點多毫安。超級電容中所儲的電能經BL8530集成電路、電感L、肖特基二極管D5以及電容C3變換后，輸出穩定的3V直流電供給微功耗遙控接收模塊J04V、解碼集成電路HX2272和音樂集成電路。當發射電路發出電磁波信號時，接收模塊J042可以接收到信號，通過②腳送到解碼器的輸入(14)腳。只有解碼器中的解碼設置與編碼器中的編碼設置一致時，解碼器的(17)腳才有高電平輸出。此高電平經電阻R4、電容C4、音樂選擇開關K2,加到音樂集成塊的觸發端，結果喇叭發出相應音樂聲。門鈴在發出音樂時，所需要的大幾十毫安的電流由超級電容C2提供。由于BL8530可以把低至0.8V的電壓轉變成穩定的3V輸出，經計算和實際使用，2F的超級電容就可以確保門鈴持續發聲20多秒，相當于按壓門鈴十來次，可滿足一般家庭使用。而超級電容在持續發聲20多秒后充回3V左右的電壓，只要十幾分鐘。平時不用時，可以把整個門鈴從交流電插座中拔下，同時把電源開關K1斷開。

圖2 接收電路

有關發射部分電路板見圖3所示，接收部分電路板見圖4所示。所用核心元件見圖5所示。外殼見圖6所示。

圖3 遙控發射電路

圖4(a) 遙控接收電路板(正面)

圖4(b) 遙控接收電路板(側面)

圖5 所用核心元件：(左起)接收模塊、超級電容、DC/DC變換器、發射模塊

圖6 遙控門鈴外殼

二、元件選擇

發射電路中微功耗發射模塊選用河南省安陽市新世紀電子研究所生產的F05P,這種模塊有315MHz和433MHz兩種工作頻率，工作電壓3~12V,電流2~10mA,只有四個引腳，1腳接電源正極，2腳接地，3腳數據輸入，4腳接天線。編碼集成電路采用微功耗的HX2262,有18個引腳，(17)腳編碼輸出。振蕩電阻R為3.3M.

接收電路中超級電容C2選用2F,耐壓為5.5V,也可選擇容量更大的，對應門鈴持續發出的音樂時間可以更長。DC/DC變換器選用BL8530,輸出電壓為3V,這是一種開關型升壓穩壓芯片，效率可達85%,最低輸入電壓只要0.8V,最大輸出電流達200mA,靜態電流小于5.5μA.微功耗遙控接收模塊選用同廠家配套的J04V,工作電壓2.6~3.5V,工作電流0.15~0.3 mA,有6個引腳，①腳接天線，②、③腳數據輸出，④腳測試，⑤腳接地，⑥腳接電源正極。遙控距離可達100m.

解碼集成電路采用微功耗的HX2272,有18個引腳，振蕩電阻R3為680kΩ。音樂集成塊為TR95.三極管選用9011.降壓電容為33nF即0.033μF,耐壓400V以上。限流電阻R2為100Ω，泄放電阻R1為22MΩ，4個整流二極管為1N4007,穩壓二極管5V,發光二極管選用小型普通的，電感為47μH,D5為1N5819,電容C3為220μ16V電解，抗干擾電容C5、C6為0.01μF瓷片。

三、電路特點

1、門鈴接收部分幾乎不耗電，經測算，大約9年才耗1度電。

2、使用壽命特長，徹底解決電阻、穩壓管發熱等問題。

3、所采用的超級電容充放電次數長達數十萬次，使用壽命長達30多年，不像電池那樣會對環境造成污染。

4、發射、接收電路都非常簡單，性能非?？煽?。

5、通過采用DC/DC變換器解決超級電容在放電過程中兩端電壓不斷下降的問題。

6、通過采用編碼、解碼技術解決電磁干擾以及鄰居間門鈴相互影響問題7、體積小巧，成本低廉。

8、可用于各種平時工作電流不大、短時間需要大電流工作的無線遙控場合，例如在工礦企業中通過繼電器控制的無線遙控操作。

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