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具有电力生成功能的手动控制装置和遥控装置
申请号	CN201010537040.1	申请日	2010-11-05	公开(公告)号	CN102142792A	公开(公告)日	2011-08-03
申请人	瑞萨电子株式会社; 株式会社音力发电;			发明人	小泽直史; 郡司高久; 木村俊夫; 速水浩平;
摘要	本发明提供了具有电力生成功能的手动控制装置和遥控装置。其中手动控制装置包括：触摸传感器型手动输入单元；控制单元，其检测手动输入单元中输入的方向并且根据方向执行控制操作；电力生成单元，其由用于电力生成的压电材料形成，并且被布置到手动输入单元的底侧；充电单元，其充电来自电力生成单元的电力；以及电力提供单元，其将电力从充电单元提供到控制单元。在自从检测到从电力生成单元到充电单元的电力提供开始的预定延迟时间之后，操作开始控制单元将操作指令提供到电力提供单元。
权利要求	1.一种具有电力生成功能的手动控制装置，包括：触摸传感器型手动输入单元；控制单元，其检测所述手动输入单元中输入的方向并且根据所述方向执行控制操作；电力生成单元，其由用于电力生成的压电材料形成，并且被布置到所述手动输入单元的底侧；充电单元，其用来自所述电力生成单元的电力充电；以及电力提供单元，其将电力从所述充电单元提供到所述控制单元。 2.根据权利要求1所述的具有电力生成功能的手动控制装置，还包括操作开始控制单元，在所述控制单元进行操作所需的电力被充电到所述充电单元之后，所述操作开始控制单元将操作指令提供到所述电力提供单元。 3.根据权利要求2所述的具有电力生成功能的手动控制装置，其中在自从检测到从所述电力生成单元到所述充电单元的电力提供起的预定延迟时间之后，所述操作开始控制单元将所述操作指令提供到所述电力提供单元。 4.根据权利要求3所述的具有电力生成功能的手动控制装置，其由所述操作开始控制单元包括延迟时间设置电容器；以及根据向所述延迟时间设置电容器充电预定电力的时间来指定所述延迟时间。 5.根据权利要求2所述的具有电力生成功能的手动控制装置，其中当所述操作开始控制单元检测到所述充电单元中充电的电力的量达到预定值时，所述操作开始控制单元将所述操作指令提供到所述电力提供单元。 6.根据权利要求2所述的具有电力生成功能的手动控制装置，其中在用户手指减轻了按压所述手动输入单元的手指上的压力之后，所述控制单元检测到用户手指触摸的区域。 7.根据权利要求2所述的具有电力生成功能的手动控制装置，还包括在所述手动输入单元与所述电力生成单元之间设置的非易失性显示单元。 8.根据权利要求2所述的具有电力生成功能的手动控制装置，还包括非易失性存储器，所述非易失性存储器存储所述非易失性显示单元上显示的按钮与指定给所述按钮的输入命令之间的对应关系。 9.一种具有电力生成功能的遥控装置，包括：无线电波发送单元；以及根据权利要求1所述的具有所述电力生成功能的手动控制装置。
说明书全文	具有电力生成功能的手动控制装置和遥控装置 [0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本专利申请基于并要求于2009年11月11日提交的日本专利申请No.2009-257701的优先权，其公开内容通过引用整体并入这里。技术领域 [0003] 本发明涉及具有电力生成功能的手动控制装置和具有电力生成功能的遥控装置。特别地，本发明涉及使用由压电效应生成的电动势的具有电力生成功能的手动控制装置和具有电力生成功能的遥控装置。例如，本发明涉及具有电力生成功能的遥控器。背景技术 [0004] 近年来，生态学的关注的增加导致了朝着具有小的环境影响的装置的趋势。 [0005] 另外，期望的是降低维护负担。 [0006] 根据这样的观点，已经提出了使用诸如阳光、振动和热的自然能的很多装置。 [0007] 电池通常用在远程装置中，然而，期望的是，消除更换电池的维护，并且还降低环境影响。 [0008] 例如，在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开了包含使用压电材料的电动装置的遥控装置。 [0009] 图12示出日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315的第一示例性实施例的构造。 [0010] 在该构造中，压电弹簧5被布置给每个键输入按钮6。用户对键6的键击产生的应力使压电弹簧5变形。然后，生成电动势。由该电动势来驱动电路。 [0011] 图13示出日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开的第二示例性实施例的构造。 [0012] 在该构造中，遥控装置包括压电板25，在其顶表面提供有多个按钮26，并且开关28设置于压电板25下方与按钮26对应的位置。 [0013] 按钮26的按压使压电板25变形并且在压电板25中生成电动势。该电动势从供应单元25a发送到电路。当压电板25由于按钮26的按压而变形时，压电板下面的开关28被按压。电路检测到按钮的按压，并且对应于按钮动作来执行预定操作。发明内容 [0014] 然而，在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315的以上第一示例性实施例(图12)中，发生变形的压电弹簧5对于键操作而言非常小。如果作为电动单元的压电元件小，则生成足够量的电力是十分困难的。因此，日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315的第一示例性实施例(图12)的上述构造用作具有电力生成功能的电子设备构造是不现实的。 [0015] 在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315的第二示例性实施例(图13)的构造中，当用户按压按钮26时的压电板25的变形量主要由开关28的行程(stroke)来确定。因此，存在压电板25的变形量小的问题。 [0016] 可以认为，用户以更大的力度按压按钮26，以使压电板25大程度地变形。 [0017] 然而，当用户的手指感觉到开关28的按压时，用户通常不会更用力地按压按钮26。 [0018] 当用户感觉到按钮操作时，用户通常从按钮26松开手指。另外，用户仅为按钮26的点击压力施加合适的压力。 [0019] 因此，压电板25不会被按压超过开关28的行程，并且压电板25的变形将是小的。 [0020] 因此，不能从压电板获得足够量的生成的电力。 [0021] 另外，不仅在按压按钮26时，而且在用户手指从按钮26松开之后复原时，都生成来自压电板25的电动势。 [0022] 然而，在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315的上述第一示例性实施例和第二示例性实施例中，根本没有使用压电板25复原时生成的电力。 [0023] 为了使用压电板25复原时生成的电动势，必须在压电板复原之后启动电路。然而，通过延迟电子设备的启动，不能检测到开关28的按压。这是因为当压电板25复原时，开关28也复原。因此，本发明人发现了如下问题：在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开的构造中，存在着很大可能性的是，由于实际操作中的电力短缺导致装置变得不能工作。 [0024] 本发明的示例性方面是一种具有电力生成功能的手动控制装置，其包括：触摸传感器型手动输入单元；控制单元，其检测所述手动输入单元中的方向输入并且根据所述方向执行控制操作；电力生成单元，其由用于电力生成的压电材料形成，并且被布置在所述手动输入单元的底侧；充电单元，其充电来自所述电力生成单元的电力；以及电力提供单元，其将电力从所述充电单元提供到所述控制单元。 [0025] 在这种构造中，由于输入单元形成为触摸传感器，因此只要用户手指触摸输入单元，就可以检测到用户输入命令。能够在用户消除手指上的压力之后检测到输入命令，因此可以在通过电力生成单元的复原而生成电力之后启动电路操作。通过将电路操作的启动时刻设置到复原电力生成单元之后，控制单元可以在充电单元中存储了足够的电力之后开始操作。然后，控制单元可以通过稳定的电力进行稳定的操作。 [0026] 此外，能够使用通过用户的一个按压操作形成的两种振动(变形和复原)生成的电力。因此，电力生成单元的尺寸可以是当使用仅通过一种振动生成的电力时的电力生成单元的尺寸的一半。附图说明 [0027] 根据下面结合附图对某些示例性实施例的描述，以上和其它示例性方面、优点和特征将更清楚，其中： [0028] 图1示出根据第一示例性实施例的遥控装置(手动控制装置)100； [0029] 图2是遥控装置100的功能框图； [0030] 图3是从电力生成单元120到电力提供单元240的电路图； [0031] 图4是用于说明遥控装置100的操作的时序图； [0032] 图5示出修改1； [0033] 图6示出修改2； [0034] 图7示出修改2； [0035] 图8示出第二示例性实施例； [0036] 图9是第二示例性实施例的功能框图； [0037] 图10示出显示示例； [0038] 图11示出修改； [0039] 图12示出日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开的第一示例性实施例的构造；以及 [0040] 图13示出日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开的第二示例性实施例的构造。具体实施方式 [0041] 下文中，参照附图描述本发明的示例性实施例。 [0042] [第一示例性实施例] [0043] 图1示出根据第一示例性实施例的遥控装置(手动控制装置)100的构造。 [0044] 遥控装置100包括输入单元110、电力生成单元120和电路单元200。 [0045] 输入单元110是触摸传感器型输入装置。 [0046] 触摸传感器的构造不具体受限，只要它是能够检测到用户手指触摸的区域的片状触摸传感器即可。 [0047] 多个按钮111被印制在触摸传感器的表面部分上。 [0048] 在每个按钮111上设置字母、符号等。每个按钮111对应于预定的命令。 [0049] 注意的是，这里，按钮111仅指表示与命令对应的区域的标记，而不是指用作检测装置的物理开关装置。 [0050] 电力生成单元120将所施加的力转换成电压。 [0051] 电力生成单元120包括由电极和压电体(用于电力生成的压电材料)组成的压电元件。 [0052] 电力生成单元中的压电元件的布置结构不特别受限制，只要能够将施加的力转换成电压。例如，可以堆叠多个压电元件来形成堆叠体。替代地，多个压电元件可以布置在由柔性材料形成的振动板上，并且振动板的变形使压电元件生成电力。 [0053] 这里对输入单元110和电力生成单元120的布置和尺寸进行说明。 [0054] 电力生成单元120设置在触摸传感器型输入单元110的底表面侧。当用户使用手指按压输入单元110的按钮111时，底表面的电力生成单元120与触摸传感器输入单元110一起被按压。 [0055] 没有通过每个按钮111分离和划分电力生成单元120，而是在触摸传感器输入单元110下面存在一体的电力生成单元120。 [0056] 在从上面看的平面视图中，电力生成单元120的尺寸大于至少一个按钮111的尺寸。然后，施加到电力生成单元120的压力使整个电力生成单元变形。 [0057] 输入单元110的底表面侧确保仅放置电力生成单元120的空间。 [0058] 在从上面看的平面视图中，电力生成单元120的尺寸等于或大于输入单元110的尺寸，同时具有足够的厚度。 [0059] 在图1中，对于电力生成单元120的顶表面尺寸，大约4/5是用于放置触摸传感器输入单元110的区域，并且大约1/5是用于放置电路单元200的区域。 [0060] 图2是遥控装置100的功能框图。 [0061] 电路单元200包括整流单元210、充电单元220、操作开始控制单元230、电力提供单元240、控制单元250和发送单元260。 [0062] 图3是从电力生成单元120到电力提供单元240的电路图。 [0063] 在电力生成单元120中生成电力，在整流单元210中进行整流，并且将其存储到充电单元220。 [0064] 操作开始控制单元230向电力提供单元240提供操作开始指令。 [0065] 操作开始控制单元230包括设置在地线201与电压线202之间的两个分压电阻器231和232、比较器233、延迟控制单元235和输出控制单元238。 [0066] 当分压电阻器231和232所分的电压超过基准电压Vref时，比较器233输出H电平。 [0067] 在基准电压生成电路234中生成基准电压Vref。 [0068] 齐纳二极管用作生成基准电压的基准电压生成电路234的元件。 [0069] 基准电压生成电路的元件可以不必是齐纳二极管，而可以例如是由充电单元220充电的可再充电二次电池。 [0070] 延迟控制单元235包括延迟时间设置电容器236和延迟电路237。 [0071] 延迟时间设置电容器236设置在地线201与比较器输出线之间。 [0072] 当从比较器233输出H电平时，电力被充到延迟控制单元235的电容器236。 [0073] 通过电容器236的尺寸确定延迟时间。 [0074] 优选地，将延迟时间规定为用户开始按压按钮直到消除用户手指上的压力所通常经过的时间。 [0075] 当预定电压被充到电容器236并且超过预定阈值时，延迟电路237将信号提供到输出控制单元238。然后，输出控制单元238将H电平的使能信号输出到电力提供单元240。 [0076] 电力提供单元240是DC-DC转换器，并且响应于从操作开始控制单元230输出的使能信号开始操作。因此，当使能信号是L电平时，电力提供单元240保持停止电力提供的状态。如果使能信号变成H电平，则电力提供单元240将充电单元220中积累的电力转换成预定电压并且开始电力提供。 [0077] 控制单元250检测来自输入单元110的命令输出，并且根据命令执行控制处理。例如，控制单元250产生与命令对应的发送数据，并且将数据发送到发送单元260。 [0078] 发送单元260发送由控制单元250提供的数据。 [0079] 图4是用于说明遥控装置100的操作的时序图。 [0080] 参照图4说明遥控装置100的操作。 [0081] 在时间T1，用户开始对触摸传感器输入单元110的按钮111的按压操作。 [0082] 此时，按压按钮111的力也按压电力生成单元120，并且从而在电力生成单元120中生成电力。 [0083] 整流单元220将生成的电力经由整流单元210存储到充电单元220。 [0084] 此外，如果电压线202和充电单元220的连接结点被称作点P，则该点P的电压将增加。 [0085] 比较器233将通过分压电阻器所分的点P的电压与基准电压Vref进行比较。 [0086] 当通过分压电阻器所分的电压超过基准电压Vref时，比较器233输出H电平(在时间T2)。 [0087] 当从比较器233输出H电平时，电力被存储到电容器236。然而，在电容器236 指定的延迟时间之前，没有从延迟电路237输出信号。 [0088] 用户按压按钮111，然后当用户感觉已完成预定输入时开始消除手指上的压力(在时间T3)。然后，电力生成单元120复原并且此时生成电力。生成的电力也被存储到充电单元220。 [0089] 大约在电力生成单元120复原时达到电容器236所指定的延迟时间，并且延迟电路237将信号提供到输出控制单元238(在时间T4)。然后，从输出控制单元238向电力提供单元240输出H电平的使能信号。 [0090] 响应于H电平的使能信号，电力提供单元240开始提供电力。 [0091] 响应于电力提供的开始，控制单元250执行输入单元110的输入判定。具体来讲，控制单元250判定用户手指触摸了触摸传感器输入单元110的哪个按钮。 [0092] 即使用户消除了手指上的压力，只要用户手指触摸了触摸传感器，触摸传感器输入单元110就能够检测到接触位置。 [0093] 控制单元250根据指示的命令生成数据，并将数据发送到发送单元260。然后，发送单元260发送发送数据。 [0094] 例如，用户方向被提供到诸如电视和空调的装置。 [0095] 当完成了从发送单元260的数据发送时，控制单元250和发送单元260停止操作。 [0096] 具有这种构造的第一示例性实施例产生了以下示例性的优点。 [0097] (1)由于输入单元110形成为触摸传感器，因此只要用户手指正在触摸输入单元110，就能够检测到用户输入命令。 [0098] 因此，即使在按压输入单元110之后用户消除手指上的压力时，也能够检测到用户输入命令。 [0099] 由于即使在用户消除手指上的压力之后也能够检测到输入命令，因此可以在通过电力生成单元120的复原生成电力之后开始电路操作。 [0100] 通过将电路操作的启动时刻设置到电力生成单元120的复原之后，电路单元200能够在足够的电力被存储到充电单元之后开始操作。 [0101] 因此，电路单元200能够通过稳定的电力提供来稳定地操作。 [0102] 如目前为止所描述的，能够使用通过用户的一个按压操作产生的两种振动(变形和复原)生成的电力。因此，电力生成单元120的尺寸可以是当使用仅通过一种振动生成的电力时的电力生成单元的尺寸的一半。 [0103] (2)根据该示例性实施例，由于输入单元110由作为触摸传感器的简单片状构件形成，因此输入单元110的底表面这一侧能够确保仅用于放置电力生成单元120的空间。 [0104] 在日本未经审查的专利申请公开No.2003-224315中公开的构造中，存在许多组件并且构造是复杂的，从而为每个按钮设置压电弹簧，并且按钮和机械开关夹持压电板。 [0105] 因此，作为电力生成单元的压电材料的尺寸不能增大。 [0106] 就此，在本示例性实施例中，电力生成单元120的尺寸可以增加得足够大，从而实现足以进行电路操作的电力。 [0107] (3)通过将输入单元110形成为触摸传感器，例如，按压行程(press stroke)不必与机械开关一样。 [0108] 由于用户没有如同机械开关一样的点击感觉，因此用户更用力并且更长时间地将手指压在触摸传感器输入单元110上，并且因此底表面侧的电力生成单元120相应地被更用力地按压。 [0109] 因此，电力生成单元120中生成的电力的量增加。 [0110] (修改1) [0111] 下文中说明修改1。 [0112] 图5示出修改1。 [0113] 在以上的第一示例性实施例中，触摸传感器输入单元110和电路单元220被布置到电力生成单元120的顶表面侧。 [0114] 另一方面，在修改1中，电路单元200被布置到电力生成单元120的侧表面侧，并且电力生成单元120的整个顶表面是用于布置输入单元110的区域。 [0115] 由于电力生成单元120的整个顶表面可以是输入单元110，因此可以将按钮111设置到电力生成单元120的中心区域。 [0116] 因此，在用户进行按钮操作时，电力生成单元120的中心区域被更用力地按压，从而进一步增加电力生成单元120的变形量。因此，能够获得更大量的电力生成。 [0117] (修改2) [0118] 触摸传感器型输入单元110可以由诸如树脂膜的柔性材料形成。 [0119] 在这种情况下，如果用户按压触摸传感器输入单元110，则触摸传感器输入单元110和电力生成单元120都发生弯曲和变形，如图6中所示。 [0120] 如果按钮111设置在中心区域，则弯曲并且较大地变形电力生成单元120需要很小的压力。 [0121] 替代地，如图7中所示，诸如有机玻璃和塑料板的具有刚性的板材料112可以被布置到触摸传感器型输入单元110的底表面。 [0122] 在这种情况下，当用户用手指按压触摸传感器输入单元110时，整个板材料112按压电力生成单元120。因此，电力生成单元120如从上面压缩地那样收缩。 [0123] 由于板材料112均匀地按压电力生成单元120的顶表面，因此无论按钮111的位置在哪，电力生成单元120都能变形。 [0124] [第二示例性实施例] [0125] 接着，描述本发明的第二示例性实施例。 [0126] 第二示例性实施例的特征在于，显示单元113被包括到触摸传感器输入单元的底表面侧。 [0127] 图8示出第二示例性实施例。 [0128] 显示单元113设置在触摸传感器输入单元110与电力生成单元120之间。 [0129] 显示单元113是非易失性显示面板。 [0130] 非易失性显示面板不需要保持显示状态的能量(电力)。 [0131] 在液晶显示面板的情况下，可以使用下述面板，其使用即使在外部电压为0的情况下也自发偏振的强介电液晶。 [0132] 输入按钮显示在显示单元113上。 [0133] 因此，触摸传感器输入单元110不需要按钮区域以及字母和符号的印制。 [0134] 然而，触摸传感器输入单元110必须是透光的。 [0135] 图9是第二示例性实施例的功能框图。 [0136] 在图9中，可覆写非易失性存储器251被添加到控制单元250。 [0137] 非易失性存储器251存储显示在显示单元113上的输入菜单。 [0138] 控制单元250控制显示单元113的显示内容，并且每次显示单元113的显示内容切换时，将显示内容保存到非易失性存储器251。 [0139] 图10示出了显示实例。 [0140] 显示单元113显示用户主要使用的主按钮114和用户辅助使用来改变功能等的子按钮115。 [0141] 在图10中，四个主按钮114被布置到中心区域并且N个子按钮115被布置到上边缘部分。 [0142] 用户将常用命令指定到主按钮114。 [0143] 例如，假设用户想要将功能N-1的内容分配给第一主按钮114。 [0144] 用户同时触摸第一主按钮114和功能N-1的子按钮115。 [0145] 当控制单元检测到第一主按钮114和功能N-1的子按钮115被同时按压时，控制单元250将第一主按钮114的命令内容变成功能N-1，并且更新显示单元113上的显示。然后，控制单元250将这种功能设置保存到非易失性存储器251。 [0146] 此后，用户可以按压第一主按钮114，以输入功能N-1的命令。 [0147] 第二示例性实施例提供了以下的示例性优点。 [0148] 在电力自生成型的遥控装置100中，当没有使用时，没有向电路单元200提供足够的电力。 [0149] 关于此，在第二示例性实施例中，即使当没有提供电力时，非易失性显示单元113能够保持显示。 [0150] 另外，由于通过用户手指按压来生成电力，因此按钮必须是使用户用力按压按钮的按钮。 [0151] 小按钮显示会导致轻触摸，因此为了使用户使用指腹用力按压，需要大于指腹的按钮显示。 [0152] 因此，为了使用户更用力地按压按钮，按钮的数量受限。 [0153] 关于此，在第二示例性实施例中，用户主要按压的四个大按钮114被布置到中心区域。 [0154] 通过以此方式将大的主按钮114布置到中心区域，能够使用户用力地按压按钮，因此获得足够量的生成的电力。 [0155] 另外，由于能够切换主按钮114的命令内容，因此能够处理许多种类的命令操作。 [0156] (示例1) [0157] 下文示出一个示例。 [0158] 作为使用与通常的遥控器相同尺寸的电力生成单元进行实验的结果，能够在一次按压操作中将47μF的电容器充电至4.4V。 [0159] 该电力驱动10mA负载10ms。 [0160] 本发明不限于以上示例性实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行改变。 [0161] 对如下情况进行了说明：在延迟时间设置电容器延迟的延迟时间之后，操作开始控制单元将使能信号提供到电力提供单元。然而，下面的情况也是可能的。 [0162] 基准电压Vref被指定为电路操作必须的基准电压电平，并且当比较器检测到点P的电压电平超过基准电压电平时，使能信号被输出。 [0163] 在这种情况下，不需要延迟时间控制单元。 [0164] 以上示例性实施例示出下述示例，其中基准电压生成单元生成基准电压，并且比较器将基准电压与P点的电压进行比较。然而，如图11中所示，可以使用晶体管Tr的阈值电压检测到充电单元的充电的开始。 [0165] 本领域的普通技术人员可以根据需要组合第一示例性实施例和第二示例性实施例。 [0166] 虽然已经根据几个示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，能够以权利要求的精神和范围内的各种修改来实践本发明，并且本发明不限于上述示例。 [0167] 另外，权利要求的范围不受上述示例性实施例限制。 [0168] 另外，注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等同形式，即使在后期的审查过程中进行了修改亦是如此。

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