振動(dòng)能量收集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于能量回收利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及衡器行業(yè)中振動(dòng)能量收集的機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件電路和能源充電管理，具體涉及到一種振動(dòng)能量收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在衡器行業(yè)中，設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量振動(dòng)能量，而這些能量目前沒(méi)有加以利用，比如:汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，秤臺(tái)和地面會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，而這些振動(dòng)的能量是白白浪費(fèi)了；在過(guò)程稱重中，物品在上秤和下秤時(shí)，由于間隙，同樣會(huì)產(chǎn)生大量的振動(dòng)能量;本實(shí)用新型擬將汽車(chē)稱重過(guò)程的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，供汽車(chē)電子衡上的儀表等工作，將能量有效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種振動(dòng)能量收集裝置，通過(guò)將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為壓電晶體的電能，現(xiàn)有技術(shù)中能量浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種振動(dòng)能量收集裝置，包括壓電晶體片、晶體支架、電路板和蓄電裝置，晶體支架將壓電晶體片固定在振源上將振源的機(jī)械振動(dòng)傳遞到壓電晶體片，壓電晶體片與晶體支架連接的一端通過(guò)導(dǎo)線連接至電路板，電路板將壓電晶體片產(chǎn)生的電量經(jīng)整流后輸入蓄電裝置。所述壓電晶體片的自由端設(shè)有配重，配重與壓電晶體片固定連接。所述振動(dòng)能量收集裝置包括外殼，壓電晶體片、晶體支架和電路板設(shè)置在外殼內(nèi)部，外殼與振源緊固連接，晶體支架和電路板分別與外殼緊固連接。所述電路板與外殼的固定處設(shè)有絕緣支套筒。所述電路板與蓄電裝置的連接線纜上設(shè)有線纜接頭裝置。所述振動(dòng)能量收集裝置還包括太陽(yáng)能供電接口或外接電源接口，太陽(yáng)能供電接口或外接電源接口分別連接至電路板。
[0005]本實(shí)用新型有益效果是:通過(guò)振動(dòng)能量裝置，將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能，對(duì)節(jié)能具有重大貢獻(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]下面對(duì)本說(shuō)明書(shū)附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明:
[0007]圖1為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置的功能框圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖3為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0010]圖4為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】蓄電池充電管理模塊的結(jié)構(gòu)圖。
[0011 ]圖5為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置附加外接電源接口的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖6為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置附加太陽(yáng)能接口的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖7為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】振動(dòng)能量收集裝置附加太陽(yáng)能和外接電源接口的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]其中，I外殼、2導(dǎo)線、3封裝蓋板、4晶體支架、5晶體片固定螺釘、6壓片、7壓電晶體片、8配重、9振源、10振源固定螺釘、11輸出電纜、12電纜接頭裝置、13絕緣支撐套、14電路板固定螺釘、15電路板、16晶體支架固定螺釘、17電源接口、18太陽(yáng)能接口。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0016]本實(shí)用新型的基本思路是:將本實(shí)用新型的能量采集裝置緊靠振源9安裝，振源9振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)能量采集裝置中的壓電晶體片7，將壓電晶體片7振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能經(jīng)充電電路輸出給蓄電設(shè)備。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括與振源9連接的機(jī)械結(jié)構(gòu)、固定壓電晶體片7的結(jié)構(gòu)、硬件充電電路、針對(duì)應(yīng)用環(huán)境的蓄電設(shè)備，以及針對(duì)用電設(shè)備的電源輸出。由于用戶使用的電能需求形式是不一樣的，比如:有的需求為+5V，有的為+12V，有的為電流源，所以根據(jù)客戶的需求不同，設(shè)計(jì)不同的電源輸出形式，滿足客戶的應(yīng)用需求。
[0017]如圖2，為本實(shí)用新型振動(dòng)能量采集裝置的結(jié)構(gòu)圖，振源9由于外接物體的作用產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)振源固定螺釘10將本實(shí)用新型的能量采集裝置的外殼I固定在振源9上，振源9將振動(dòng)傳遞給晶體支架4，晶體支架4帶動(dòng)壓電晶體片7振動(dòng)，壓電晶體片7產(chǎn)生電荷，電荷通過(guò)導(dǎo)線2將能量傳遞給電路板15(三合一能源充電管理電路板)，通過(guò)三合一能源充電管理電路板處理，經(jīng)輸出電纜11輸出將電源輸出。在輸出電纜11與外殼11接觸的地方，設(shè)有電纜接頭裝置12，便于輸出電纜11的更換和拔插。在電路板15與外殼連接的地方設(shè)有絕緣支撐套13。
[0018]壓電晶體片7通過(guò)晶體片固定螺釘5和壓片6固定在晶體支架4上，壓電晶體片7與晶體固定支架連接的一端連接有導(dǎo)線2，經(jīng)導(dǎo)線2連接至電路板15，在壓電晶體片7遠(yuǎn)離晶體支架4的一端設(shè)有配重8，以擴(kuò)大振幅，提高振動(dòng)能量。晶體支架4通過(guò)晶體支架固定螺釘16固定在外殼I上，另外，電路板15通過(guò)電路板固定螺釘14也固定在外殼I上。在外殼I上可設(shè)置外接電源接口 17和太陽(yáng)能接口 18，外接電源接口 17和太陽(yáng)能接口 18連接至電路板15。
[0019]振動(dòng)能量高效轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能可靠的存?chǔ)也是非常關(guān)鍵。這里采用專(zhuān)用的電路板15，及三合一的充電電源管理模塊，如圖4，將振動(dòng)產(chǎn)生的電能有效的存儲(chǔ)到蓄電設(shè)備。由圖2和圖3可知，該振動(dòng)能量收集傳感器采用了 8塊壓電晶體片7，通過(guò)輸出線纜將收集的電能輸送給外界稱重系統(tǒng)。三合一的充電電源管理模塊，實(shí)現(xiàn)能量的有序收集和有序輸出。能量有序收集分為兩種方式:
[0020]方式一:振動(dòng)能量、太陽(yáng)能和外接電能三者分別給不同的蓄電設(shè)備充電，每個(gè)能量通道為一個(gè)單獨(dú)通道；
[0021]方式二:振動(dòng)能量、太陽(yáng)能和外接電能給同一個(gè)蓄電設(shè)備充電，三種能量通道匯聚到一點(diǎn)；
[0022]能量的有序輸出同樣也有兩種方式:
[0023]方式一:對(duì)于有三個(gè)通道的蓄電設(shè)備，我們會(huì)采用對(duì)每個(gè)通道的電能蓄電的電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，進(jìn)行選擇，確定某個(gè)通道作為能量輸出通道。
[0024]方式二:對(duì)于一個(gè)蓄電設(shè)備的情況，在不接外接電源時(shí)，直接由蓄電設(shè)備供電，當(dāng)有外接電源進(jìn)入時(shí)，由外接電源直接供電，同時(shí)外接電源給蓄電設(shè)備充電。
[0025]由于應(yīng)用環(huán)境的不同，設(shè)備的尺寸不同，對(duì)能量的形式需求不同，因此針對(duì)不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)不同的蓄電設(shè)備和電能輸出形式。由于使用的場(chǎng)合不同，設(shè)計(jì)的振動(dòng)能量采集裝置的大小是不一樣的，所以安裝的蓄電設(shè)備可以根據(jù)大小采用不同的方式，比如同樣的蓄能，鋰電池比鉛電池的大小是不一樣的，根據(jù)場(chǎng)合可以選擇不同電池類(lèi)型，同樣，由于價(jià)格需求不同的，采用的蓄電設(shè)備也不同。使用的年限也是不一樣的。由圖1可知，在不同的使用場(chǎng)合，根據(jù)價(jià)格、尺寸、環(huán)境防爆防污染等要求，可以選擇不同的蓄電設(shè)備:鋅電池、鎳電池、鋰電池、鉛酸電池、黃金電容等。
[0026]由圖2可知，振動(dòng)能量收集裝置緊貼著振源9安裝，根據(jù)振源9的大小，設(shè)計(jì)振動(dòng)收集裝置封裝蓋板3和外殼I的大小。圖2為應(yīng)用于汽車(chē)電子衡的能量采集裝置，振源9主要為垂直自由度。在外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)晶體支架4的材料選擇非常關(guān)鍵，不同的材料對(duì)振動(dòng)頻率會(huì)有不同的影響，由于不同的材料的剛度是不一樣的，所以對(duì)振動(dòng)頻率的傳遞會(huì)產(chǎn)生不同的阻尼系數(shù)，所以傳遞的振動(dòng)能量會(huì)有所變化，最終影響振動(dòng)的頻率。振源固定螺釘10的安裝位置和安裝深度也同樣非常講究。安裝淺的話，由于振動(dòng)的影響，會(huì)影響與振源9的固定緊固性，容易脫落。太深的話，可能會(huì)打穿振源9，破壞原有設(shè)備的結(jié)構(gòu)安裝不方便。
[0027]為了使壓電晶體片7能夠充分產(chǎn)生振動(dòng)能量，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，考慮了多方面的影響因數(shù)，主要為晶體支架4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安裝晶體片固定螺釘5的固定方式，壓片6的結(jié)構(gòu)，壓電晶體片7振動(dòng)臂的長(zhǎng)短，配重8的大小及質(zhì)量，質(zhì)量越重，臂長(zhǎng)越長(zhǎng)，產(chǎn)生的振動(dòng)能量越大，振幅也越大，但是振動(dòng)能量收集傳感器的空間是固定的，同時(shí)壓電晶體片7的振臂的材料對(duì)振動(dòng)幅度也有限制要求，所以合理的振臂和配重8是振動(dòng)能量收集傳感器的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，比方兩個(gè)配重8的質(zhì)量分別為Ig和2g，而振動(dòng)的加速度為固定的，那么2g的配重8量產(chǎn)生的能量大于Ig產(chǎn)生的能量，則有能量守恒可知，產(chǎn)生的壓電的能量轉(zhuǎn)化也大；同樣振臂的長(zhǎng)短是控制質(zhì)量塊的力矩，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，力矩越大，則產(chǎn)生的振動(dòng)能量也越大。能有效的控制影響因數(shù)，對(duì)振動(dòng)能量收集裝置的振動(dòng)能量的轉(zhuǎn)化率有直接關(guān)系。
[0028]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，包括壓電晶體片(7)、晶體支架(4)、電路板(15)和蓄電裝置，晶體支架(4)將壓電晶體片(7)固定在振源(9)上將振源(9)的機(jī)械振動(dòng)傳遞到壓電晶體片(7)，壓電晶體片(7)與晶體支架(4)連接的一端通過(guò)導(dǎo)線連接至電路板(15)，電路板(15)將壓電晶體片產(chǎn)生的電量經(jīng)整流后輸入蓄電裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，所述壓電晶體片(7)的自由端設(shè)有配重，配重與壓電晶體片(7)固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，所述振動(dòng)能量收集裝置包括外殼，壓電晶體片(7)、晶體支架(4)和電路板(15)設(shè)置在外殼內(nèi)部，外殼與振源(9)緊固連接，晶體支架(4)和電路板(15)分別與外殼緊固連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，所述電路板(15)與外殼的固定處設(shè)有絕緣支撐套(13)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，所述電路板(15)與蓄電裝置的連接線纜上設(shè)有電纜接頭裝置(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)能量收集裝置，其特征在于，所述振動(dòng)能量收集裝置還包括太陽(yáng)能接口(18)或外接電源接口(17)，太陽(yáng)能接口(I8)或外接電源接口(I7)分別連接至電路板(15)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種振動(dòng)能量收集裝置，包括壓電晶體片、晶體支架、電路板和蓄電裝置，晶體支架將壓電晶體片固定在振源上將振源的機(jī)械振動(dòng)傳遞到壓電晶體片，壓電晶體片與晶體支架連接的一端通過(guò)導(dǎo)線連接至電路板，電路板將壓電晶體片產(chǎn)生的電量經(jīng)整流后輸入蓄電裝置。將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能，對(duì)節(jié)能具有重大貢獻(xiàn)。
【IPC分類(lèi)】H02N2/18
【公開(kāi)號(hào)】CN205232066
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521096374
【發(fā)明人】董國(guó)貴, 陳亞平
【申請(qǐng)人】銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日