基于弱光充电的低功耗无线触摸按键开关

孔德超，杨海涛，张鹏辉

（北方民族大学电气信息工程学院，宁夏 银川 750021）

0 引 言

随着人们生活水平的提高和科学技术的迅速发展，人们对家用电器的功能与质量提出了更高要求。开关在人们的日常生活中一直扮演着非常重要角色，人们对开关的性能及智能化也提出了更高要求。传统机械开关存在提前墙体布线与位置固定等弊端，因此无线开关成为主要研究方向。但是无线开关的发射系统需要电池供电，延长电池待机时间成为该类开关必须解决的难题。例如，CR2032纽扣电池的待机时间仅为1年左右。为解决无线开关频繁更换电池的弊端，本文提出了一种基于弱光充电的低功耗无线触摸开关，极大地延长了无线开关电池待机时间，提高了无线开关的用户体验。

1 系统设计原理

本文设计的弱光充电式低功耗无线触摸开关采用双供电电路实现系统供电。其中，采用弱光型太阳能电池实现在日光情况下的系统供电，通过电容实现能量存储，以便在开关工作时提供较大工作电流；夜晚情况下，系统则由电池供电，并可在光照情况下实现太阳能电池继续充电。目前市场存在的无线通信芯片数量众多，考虑成本问题，本文采用2262与2272系列芯片实现点对点的无线通信[1-2]。系统结构原理如图1所示。

2 弱光充电电路设计

常规室内光的情况下，非晶硅太阳能电池可产生6 V的电压和176 μA的电流。由于电容充电快，很容易达到饱和，同时其电压高于电池电压，因此在有光情况下，无线发射系统由电容供电。黑暗情况下，弱光太阳能电池不能实现电量的补充[3-4]，可由电池实现无线开关发射系统的供电，具体电路原理如图2所示。

图1 系统结构原理图

图2 弱光充电电路

本弱光充电电路采用的电容为2 200 μF，50 V的电解电容。经实际测试，电容电压达到6 V时，在电容供电下本无线发射系统可连续发射30次的无线控制信号，足以满足一天灯具的控制次数要求。

3 无线发射系统电路设计

本无线发射系统由编码芯片2262、触摸按键模块及315 MHz发射模块组成。通过拨码开关S2设定无线发射系统的地址，拨码开关S1用于控制同一地址下不同接收器的通断，具体电路如图3所示。以灯具无线控制为例，通过拨码开关S1的设置实现灯具的4种状态控制。当触摸开关检测到触摸信号时，由触摸按键模块输出端给整个发射系统供电，并控制发射一次有效的编码信号。当无触摸动作时，整个发射系统仅有触摸按键模块工作，其工作电流远远低于弱光发电系统所产生的电流[5-6]。

4 结 论

针对目前无线开关需要频繁更换电池的弊端，本文采用弱光充电模块有效延长了电池的待机时间。通过实际测试，弱光发电模块在室内光下产生的电量完全满足无线开关发射系统所需电量，并且电容存储电量完全可满足无线发射系统多次工作需求，极大地延长了无线开关电池待机时间，提高了无线开关的用户体验，满足了绿色环保的发展理念。

图3 无线开关发射系统原理图