[实用新型]自发电门铃

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种门铃，尤其是一种自发电门铃。

背景技术

随着城市化进程的加快，门铃也渐渐走进了人们的生活当中。在为人们带来便利的同时，也产生了许多问题（例如对电池的消耗量比较大，电池的污染问题，更换电池不方便等等）。在调查走访了学校附近的林湾小区的几十户居民后，我们小组发现平均每户人家每年大约更换2~3次电池，每次更换三节。经估算，目前门铃的电池用量约为7.896亿节。根据分析可以明显发现，门铃的电池用量是一笔很大开支，同时对环境的危害也较大。本申请人从节能减排的角度出发对门铃电路的工作原理及功率等进行了详细的分析，发现门铃电路的功率不是很大，这就是说可以通过将其他形式能量经过转化变成电能来驱动门铃工作。带着这个思路，本申请人想到了将人们按门铃时的机械能用来发电进而驱动门铃，达到门铃发声的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不需要电池具有自发电功能的门铃，为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种自发电门铃，由外壳、手动发电单元和发声单元组成，所述手动发电单元包括按钮、机械传动装置和发电机；所述按钮上部与外壳铰接，且在按钮下部和外壳间设有复位弹簧；所述机械传动装置由设置在按钮背部的齿条、安装在外壳内的棘轮机构、齿轮机构以及设置在发电机轴上的发电机转子小齿轮构成，所述齿条与棘轮机构小齿轮相啮合，棘轮机构大齿轮与齿轮机构小齿轮相啮合，齿轮机构大齿轮与发电机转子小齿轮相啮合；手动发电单元的主要功能是将人们按门铃所产生的机械能转换通过机械传动装置传给发电机最终将其转换为供门铃使用的电能，在设计时主要需要考虑使发电机的输出功率能够使门铃正常工作、按下门铃所需的力在人们能够接受的范围内、按钮在弹回时按钮应与其后的机构脱离等问题。发电机输出功率与按门铃所需的力是相关联的，可由机械传动装置确定，因此这两个问题也可归结为传动比的确定问题。由门铃工作功率及电路部分可确定发电机的输出功率，从而确定通过传动部分需要给发电机的最小转速，人们按下门铃所能接受的最大力可以通过体验实验获得，按下按钮时按钮转动的距离一定，知道这三个条件后可通过一系列计算和优化得到最优传动比。

要使按钮的弹回时与其后的机构脱离，即需要实现一个间歇运动过程，通过查阅资料并结合本实用新型的整体设计，我们选择了棘轮机构来实现这个间歇运动过程，并将其安放在按钮与齿轮机构之间。当按钮被按下时，其下边的齿条带动棘轮机构，进而将运动传递给齿轮机构，通过齿轮机构的加速后，带动发电机转子转动最终将机械能转换成电能；松开按钮，按钮被复位弹簧弹起，由于棘轮机构作用按钮不会带动其后的齿轮机构及发电机转动，再次按下按钮时将会重复以上过程，这就是整手动发电单元的工作过程。

所述发声单元包括整流电路、滤波电路、稳压电路、脉冲生成电路以及扬声器。所述发电机通过导线与扬声器连接。

本实用新型中，手动发电单元是利用手按门铃的动作经机械传动组带动线圈在磁场中旋转从而切割磁感线发电，所发电量基本满足门铃发声的要求。然后通过整流、滤波及稳压电路将交流电转换成5V恒压直流电驱动门铃电路与扬声器发声。

最优的，所述棘轮机构小齿轮、齿轮机构小齿轮和发电机转子小齿轮的齿数均为10，与之配合的棘轮机构大齿轮和齿轮机构大齿轮齿数均为32。

在本实用新型中，棘轮机构、齿轮机构以及发电机转子小齿轮采用渐开线圆柱直齿轮（在此将棘轮机构小齿轮当作与大齿轮同轴的小齿轮计算），为低速传动，查阅资料得在此情况下小齿轮齿数                                                取值范围为，若采用变位齿轮则可减少为，通过对整个机构进行分析优化，选定小齿轮齿数10。齿轮模数必须符合国家标准的规定，GB 1357—1987规定如表1

表1  标准模数系列（单位：mm）

由于采用多级传动，且传动受力较小，所以为了简化工艺，取各级模数均相等，可按照结构条件确定模数，有公式

其中表示中心距，表示模数，表示小齿轮齿数，表示对齿轮组的传动比，由于、均未知，无法确定计算模数，综合考虑强度条件并结合类似结构产品设计选取模数。

由之前的推算确定传动比第一级约为10，后两级传动比共为10。一般情况可以将后两级的传动比平均分配，查询常用齿轮齿数，最终确定传动比为3.2，由于小齿轮齿数确定为10，因此与之配合的大齿轮齿数确定为32。

因此总的传动比分配为：