一种几乎不耗电的无线遥控门铃设计

在学校的电子科技兴趣小组活动和义务家电维修活动中，我们接触到大量损坏的遥控门铃，发现几乎都是门铃接收部分的限流电阻过热造成的。经分析得知，这些遥控门铃接收部分都是采用220V交流电供电，门铃在发出音乐时约有大几十至一百毫安的电流，所采用的降压电容的容量都是1~2微法，结果不仅造成大部分时间白白耗电，而且所串联的限流电阻发热严重，很大程度影响了遥控门铃的使用寿命。为此我们想到了如何设计出一种几乎不耗电的长寿遥控门铃。

一、工作原理

这种几乎不耗电的遥控门铃的核心是采用了一种新型绿色储电元件--超级电容，通过DC/DC变换技术设计出来的。

通过采用微功耗无线发射与接收模块和超级电容储电，从而彻底解决现有遥控门铃所存在的问题。通过采用DC/DC变换器解决超级电容在放电过程中两端电压不断下降的问题;通过采用编码、解码技术解决电磁干扰以及邻居间门铃相互影响问题。

图1是发射电路，除了按钮AN,只有3个电子元器件，分别是微功耗发射模块F05P、编码集成电路HX2262以及电阻R.平时发射电路不耗电，按压门铃常开按钮AN后，编码集成电路HX2262编码后的数据信号送到微功耗发射模块F050P,再向空中发射。在信号发射期间，工作电流也很小，实测在6V电池作用下总电流只有6mA.所用的电池电压可以在3~12V间选择。

图1 发射电路

图2是接收电路。核心元件是超级电容C2、DC/DC变换器BL8530、微功耗遥控接收模块J04V、解码集成电路HX2272以及音乐集成块TR95.交流市电经容量特小的0.033μF的降压电容C1、小功率限流电阻R2、桥式整流二极管D1~D4、稳压二极管DW、发光二极管LED后，向超级电容C2充电，平时电流很微小只有二点多毫安。超级电容中所储的电能经BL8530集成电路、电感L、肖特基二极管D5以及电容C3变换后，输出稳定的3V直流电供给微功耗遥控接收模块J04V、解码集成电路HX2272和音乐集成电路。当发射电路发出电磁波信号时，接收模块J042可以接收到信号，通过②脚送到解码器的输入(14)脚。只有解码器中的解码设置与编码器中的编码设置一致时，解码器的(17)脚才有高电平输出。此高电平经电阻R4、电容C4、音乐选择开关K2,加到音乐集成块的触发端，结果喇叭发出相应音乐声。门铃在发出音乐时，所需要的大几十毫安的电流由超级电容C2提供。由于BL8530可以把低至0.8V的电压转变成稳定的3V输出，经计算和实际使用，2F的超级电容就可以确保门铃持续发声20多秒，相当于按压门铃十来次，可满足一般家庭使用。而超级电容在持续发声20多秒后充回3V左右的电压，只要十几分钟。平时不用时，可以把整个门铃从交流电插座中拔下，同时把电源开关K1断开。

图2 接收电路

有关发射部分电路板见图3所示，接收部分电路板见图4所示。所用核心元件见图5所示。外壳见图6所示。

图3 遥控发射电路

图4(a) 遥控接收电路板(正面)

图4(b) 遥控接收电路板(侧面)

图5 所用核心元件：(左起)接收模块、超级电容、DC/DC变换器、发射模块

图6 遥控门铃外壳

二、元件选择

发射电路中微功耗发射模块选用河南省安阳市新世纪电子研究所生产的F05P,这种模块有315MHz和433MHz两种工作频率，工作电压3~12V,电流2~10mA,只有四个引脚，1脚接电源正极，2脚接地，3脚数据输入，4脚接天线。编码集成电路采用微功耗的HX2262,有18个引脚，(17)脚编码输出。振荡电阻R为3.3M.

接收电路中超级电容C2选用2F,耐压为5.5V,也可选择容量更大的，对应门铃持续发出的音乐时间可以更长。DC/DC变换器选用BL8530,输出电压为3V,这是一种开关型升压稳压芯片，效率可达85%,最低输入电压只要0.8V,最大输出电流达200mA,静态电流小于5.5μA.微功耗遥控接收模块选用同厂家配套的J04V,工作电压2.6~3.5V,工作电流0.15~0.3 mA,有6个引脚，①脚接天线，②、③脚数据输出，④脚测试，⑤脚接地，⑥脚接电源正极。遥控距离可达100m.

解码集成电路采用微功耗的HX2272,有18个引脚，振荡电阻R3为680kΩ。音乐集成块为TR95.三极管选用9011.降压电容为33nF即0.033μF,耐压400V以上。限流电阻R2为100Ω，泄放电阻R1为22MΩ，4个整流二极管为1N4007,稳压二极管5V,发光二极管选用小型普通的，电感为47μH,D5为1N5819,电容C3为220μ16V电解，抗干扰电容C5、C6为0.01μF瓷片。

三、电路特点

1、门铃接收部分几乎不耗电，经测算，大约9年才耗1度电。

2、使用寿命特长，彻底解决电阻、稳压管发热等问题。

3、所采用的超级电容充放电次数长达数十万次，使用寿命长达30多年，不像电池那样会对环境造成污染。

4、发射、接收电路都非常简单，性能非常可靠。

5、通过采用DC/DC变换器解决超级电容在放电过程中两端电压不断下降的问题。

6、通过采用编码、解码技术解决电磁干扰以及邻居间门铃相互影响问题7、体积小巧，成本低廉。

8、可用于各种平时工作电流不大、短时间需要大电流工作的无线遥控场合，例如在工矿企业中通过继电器控制的无线遥控操作。