Блок электропитания
Блок электропитания включает 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 со смонтированными на периферии корпуса, снаружи канала, выпрямителем тока и накопителем заряда; электрические контактные выводы для подключения нагрузки. Технический результат состоит в уменьшении осевого габарита блока электропитания, что расширяет область его применения.
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.
1. 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, отличающийся тем, что выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы на периферии корпуса, снаружи канала.
2. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы по одну сторону от соленоида.
3. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что выпрямитель тока и накопитель заряда смонтированы по разные стороны от соленоида.
4. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что накопителем заряда является ионистор.
5. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что накопителем заряда является аккумулятор.
6. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что накопителем заряда является конденсатор.
7. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что магнит имеет цилиндрическую форму.
8. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что магнит имеет форму прямоугольного параллелепипеда.
9. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является упругий диск.
10. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является упругая диафрагма.
11. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является пружина.
12. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является неподвижный магнит, обращенный к подвижному магниту одноименным полюсом.
13. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является торцевая поверхность канала.
14. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что концевым ограничительным элементом является корпусная часть.
15. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что соленоид выполнен из 2000-5000 витков медной проволоки диаметром 0,15-0,5 мм.
16. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что внешний поперечный размер соленоида превышает соответствующий внутренний в (1,5-2,5) раза.
17. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что осевой размер соленоида составляет (0,75-1,25) длин магнита.
18. Блок электропитания по п.1, отличающийся тем, что расстояние от соленоида до концевого ограничительного элемента составляет (0,75-1,5) длин магнита.
19. Блок электропитания по п.7, отличающийся тем, что длина магнита составляет (0,75-1,25) от величины диаметра.
20. Блок электропитания по одному из пп.1-19, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью монтирования в устройстве-потребителе электричества взамен штатных батарей питания.
21. Блок электропитания по п.20, отличающийся тем, что его корпус снабжен отгибаемыми элементами для закрепления на устройстве-потребителе электричества.
