一种基于压电原理的节能门铃技术领域
本发明涉及一种节能门铃，特别涉及一种利用压电材料的压电效应的节能门铃。
背景技术
现在的防盗门门铃大多是用电池或直接利用电的电子门铃，因干电池的端电压，
随使用时间延长而逐渐下降，而影响门铃正常工作，同时还会给环境带来污染。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。而且电子门铃存在能量消耗和频繁更换电池的问题，随着社
会经济的发展，各种污染和能耗极严重的，而且节能减排已经成为当今世界的主流。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于压电原理的节能门铃。该门铃利用压电材料的
压电效应，不需电池供电，节约能源，寿命长，价格低廉，可普遍应用于生活。
本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种基于压电原理的节能门铃，包
括按钮组件和用于产生发声信号的发声组件，其特征在于：所述按钮组件由极化方向一致
的两片钛酸铋钠钾压电片和用于隔开两片钛酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层组成；所述
两片钛酸铋钠钾压电片相背的两个面之间通过导线一相连，两片钛酸铋钠钾压电片相对的
两个面之间通过导线二相连；所述导线一和导线二中均接入有发声组件。
本发明的原理及有益效果是：钛酸铋钠钾压电材料是一种能够实现机械能和电能
相互转换的功能材料。压电材料在受到压力作用时会在两端面间出现电压，这是基于压电
效应引起的。压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部
会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会
恢复到不带电的状态。
本发明中两片钛酸铋钠钾压电片用一层柔性绝缘材料隔开，按压力的极化方向一
致排列，使得两片钛酸铋钠钾压电片受压情况一致。用导线将一片压电片产生电荷的正极
与另一压电片产生电荷的负极连接起来，将后者的正极与前者的负极相连。钛酸铋钠钾压
电片压电材料能产生瞬时高压，使门铃响应。当门铃受外力按压时，两片钛酸铋钠钾压电片
同时产生同样瞬间极化电流，使得门铃产生重叠效应的响应，使得效率增加。该门铃利用压
电材料的压电效应，不需电池供电，节约能源，且一般压电材料性能稳定寿命长，价格低廉，
可普遍应用于生活中。
与普通压电材料相比，钛酸铋钠钾压电材料具有介电耦合系数高，压电性能可调
节性好，化学性质稳定，易于制备且能制得各种形状、尺寸和任意极化方向的产品，价格低
廉等优点。钛酸铋钠钾压电片为无铅陶瓷材料，不污染环境，性能稳定，其作为压电门铃寿
命长，效率高。
进一步，本发明所述发声组件包括限流电阻、电感和微型扬声器。
在电路中分别接上限流电阻、电感和门铃的微型扬声器。限流电阻可保护微型扬
声器，电感还可将瞬间电流延长，达到微型扬声器长时间响应的效果，提高了门铃的工作效
率。
进一步，本发明所述钛酸铋钠钾压电片为掺入1.0mol％的MnO2的钛酸铋钠钾压电
片。
进一步，本发明所述钛酸铋钠钾压电片为掺入1.0mol％的La2O3的钛酸铋钠钾压电
片。
经实验验证，掺入1.0mol％的MnO2的钛酸铋钠钾压电片和掺入1.0mol％的La2O3的
钛酸铋钠钾压电片具有较高的介电耦合系数，将其作为压电门铃效率高。
进一步，本发明所述用于隔开两片钛酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层厚度为1-
2mm。
经实验验证，1-2mm的厚度既可以保证两片钛酸铋钠钾压电片之间的绝缘，又使得
两片压电片受压情况一致。
进一步，本发明所述门铃的按钮装置安装于门上或墙体上，按钮装置与门或墙体
之间安装有压力弹簧。
压力弹簧可用于提供按门铃时的键程，增强按门铃时的用户体验，同时让压电片
受力更加均匀。
更进一步，本发明所述压力弹簧的弹性系数为400-2000N/m。
根据试验表明，人手指按门铃所提供的压力一般在4N左右，选择弹性系数为400-
2000N/m的压力弹簧既可保证较好的用户体验，又可兼顾压电片受力以及安装空间限制问
题。
附图说明
图1为本发明实施例电路原理示意图。
具体实施方式
实施例一
图1示出，本发明的一种具体实施方式是：一种基于压电原理的节能门铃，包括按
钮组件和用于产生发声信号的发声组件，其结构特点是：所述按钮组件由极化方向一致的
两片钛酸铋钠钾压电片和用于隔开两片钛酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层组成；所述两
片钛酸铋钠钾压电片相背的两个面之间通过导线一相连，两片钛酸铋钠钾压电片相对的两
个面之间通过导线二相连；所述导线一和导线二中均接入有发声组件。图中，省略了两片钛
酸铋钠钾压电片(钛酸铋钠钾压电片1.1和钛酸铋钠钾压电片1.2)之间的柔性绝缘材料层。
本例中所述发声组件包括限流电阻2.3、电感2.2和微型扬声器2.1。
本例中所述钛酸铋钠钾压电片为掺入1.0mol％的La2O3的钛酸铋钠钾压电片。
本例中所述用于隔开两片钛酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层厚度为1-2mm。
本例中所述门铃的按钮组件安装于门上或墙体上，按钮组件与门或墙体之间安装
有压力弹簧。
本例中所述压力弹簧的弹性系数为400-2000N/m。
实施例二
一种基于压电原理的节能门铃，包括按钮组件和用于产生发声信号的发声组件，
其结构特点是：所述按钮组件由极化方向一致的两片钛酸铋钠钾压电片和用于隔开两片钛
酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层组成；所述两片钛酸铋钠钾压电片相背的两个面之间通
过导线一相连，两片钛酸铋钠钾压电片相对的两个面之间通过导线二相连；所述导线一和
导线二中均接入有发声组件。
本例中所述发声组件包括限流电阻2.3、电感2.2和微型扬声器2.1。
本例中所述钛酸铋钠钾压电片为掺入1.0mol％的MnO2的钛酸铋钠钾压电片。
本例中所述用于隔开两片钛酸铋钠钾压电片的柔性绝缘材料层厚度为1-2mm。
本例中所述门铃的按钮组件安装于门上或墙体上，按钮组件与门或墙体之间安装
有压力弹簧。
本例中所述压力弹簧的弹性系数为400-2000N/m。