基于弱光充電的低功耗無線觸摸按鍵開關

孔德超，楊海濤，張鵬輝

（北方民族大學電氣信息工程學院，寧夏 銀川 750021）

0 引 言

隨著人們生活水平的提高和科學技術的迅速發展，人們對家用電器的功能與質量提出了更高要求。開關在人們的日常生活中一直扮演著非常重要角色，人們對開關的性能及智能化也提出了更高要求。傳統機械開關存在提前墻體布線與位置固定等弊端，因此無線開關成為主要研究方向。但是無線開關的發射系統需要電池供電，延長電池待機時間成為該類開關必須解決的難題。例如，CR2032紐扣電池的待機時間僅為1年左右。為解決無線開關頻繁更換電池的弊端，本文提出了一種基于弱光充電的低功耗無線觸摸開關，極大地延長了無線開關電池待機時間，提高了無線開關的用戶體驗。

1 系統設計原理

本文設計的弱光充電式低功耗無線觸摸開關采用雙供電電路實現系統供電。其中，采用弱光型太陽能電池實現在日光情況下的系統供電，通過電容實現能量存儲，以便在開關工作時提供較大工作電流；夜晚情況下，系統則由電池供電，并可在光照情況下實現太陽能電池繼續充電。目前市場存在的無線通信芯片數量眾多，考慮成本問題，本文采用2262與2272系列芯片實現點對點的無線通信[1-2]。系統結構原理如圖1所示。

2 弱光充電電路設計

常規室內光的情況下，非晶硅太陽能電池可產生6 V的電壓和176 μA的電流。由于電容充電快，很容易達到飽和，同時其電壓高于電池電壓，因此在有光情況下，無線發射系統由電容供電。黑暗情況下，弱光太陽能電池不能實現電量的補充[3-4]，可由電池實現無線開關發射系統的供電，具體電路原理如圖2所示。

圖1 系統結構原理圖

圖2 弱光充電電路

本弱光充電電路采用的電容為2 200 μF，50 V的電解電容。經實際測試，電容電壓達到6 V時，在電容供電下本無線發射系統可連續發射30次的無線控制信號，足以滿足一天燈具的控制次數要求。

3 無線發射系統電路設計

本無線發射系統由編碼芯片2262、觸摸按鍵模塊及315 MHz發射模塊組成。通過撥碼開關S2設定無線發射系統的地址，撥碼開關S1用于控制同一地址下不同接收器的通斷，具體電路如圖3所示。以燈具無線控制為例，通過撥碼開關S1的設置實現燈具的4種狀態控制。當觸摸開關檢測到觸摸信號時，由觸摸按鍵模塊輸出端給整個發射系統供電，并控制發射一次有效的編碼信號。當無觸摸動作時，整個發射系統僅有觸摸按鍵模塊工作，其工作電流遠遠低于弱光發電系統所產生的電流[5-6]。

4 結 論

針對目前無線開關需要頻繁更換電池的弊端，本文采用弱光充電模塊有效延長了電池的待機時間。通過實際測試，弱光發電模塊在室內光下產生的電量完全滿足無線開關發射系統所需電量，并且電容存儲電量完全可滿足無線發射系統多次工作需求，極大地延長了無線開關電池待機時間，提高了無線開關的用戶體驗，滿足了綠色環保的發展理念。

圖3 無線開關發射系統原理圖