一種基于火車的噪聲能量利用裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于火車的噪聲能量利用裝置，包括有帶壓電陶瓷的聲電換能器、整流濾波儲(chǔ)能模塊、采用MAX1811芯片的充電電路、鋰電池，所述聲電換能器裝在火車車輪內(nèi)側(cè)的支架上，并與整流濾波儲(chǔ)能模塊連接，所述整流濾波儲(chǔ)能模塊連接充電電路，所述充電電路連接鋰電池；所述聲電換能器將火車運(yùn)行時(shí)持續(xù)產(chǎn)生的噪音能量轉(zhuǎn)換為交流電，并經(jīng)所述整流濾波儲(chǔ)能模塊升壓和整流后，由采用MAX1811芯片的充電電路將電能儲(chǔ)存到鋰電池中。本實(shí)用新型在減除噪聲對(duì)人們影響的同時(shí)，能節(jié)省能源，變廢為寶，將電能用于火車上許多不需要大電壓大電流的地方，譬如可用于火車上的應(yīng)急燈或一些如廁所等需要弱光的場(chǎng)所，還可以設(shè)計(jì)插座在桌子旁供乘客充手機(jī)電池等。
【專利說明】一種基于火車的噪聲能量利用裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及噪聲能量吸收和轉(zhuǎn)化的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種基于火車的噪聲能量利用裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，噪音污染作為當(dāng)今世界環(huán)境污染的三大污染之一，已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的生活。然而噪音具有相當(dāng)大的能量，其潛在的開發(fā)空間很大。根據(jù)能量守恒定律，我們發(fā)現(xiàn)，噪聲具有的能量可以轉(zhuǎn)化為電能。
[0003]目前國(guó)內(nèi)已有申請(qǐng)專利的動(dòng)圈式噪音發(fā)電裝置和聲能發(fā)電方法及裝置，但其僅限于理論研究階段，并未真正投入實(shí)際應(yīng)用中。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這兩種方式的聲能轉(zhuǎn)化效率低，產(chǎn)生的電流也很小，不足以發(fā)電。我們使用的是壓電陶瓷，能將噪聲中13%的能量轉(zhuǎn)化，而且，火車能持續(xù)產(chǎn)生噪聲，在此條件下，我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置就能持續(xù)地發(fā)電。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，提供一種基于火車的噪聲能量利用裝置，在減除噪聲對(duì)人們影響的同時(shí)節(jié)省能源，將電能用于火車上許多不需要大電壓大電流的地方。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案為:一種基于火車的噪聲能量利用裝置，所述噪聲能量利用裝置包括有帶壓電陶瓷的聲電換能器、整流濾波儲(chǔ)能模塊、采用MAX1811芯片的充電電路、鋰電池，其中，所述聲電換能器裝在火車車輪內(nèi)側(cè)的支架上，并與整流濾波儲(chǔ)能模塊連接，所述整流濾波儲(chǔ)能模塊連接充電電路，所述充電電路連接鋰電池；所述聲電換能器將火車運(yùn)行時(shí)持續(xù)產(chǎn)生的噪音能量轉(zhuǎn)換為交流電，并經(jīng)所述整流濾波儲(chǔ)能模塊升壓和整流后，由采用MAX1811芯片的充電電路將電能儲(chǔ)存到鋰電池中。
[0006]所述噪聲能量利用裝置利用隔音材料組合成揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，用于對(duì)擴(kuò)散的噪聲源進(jìn)行集中吸收。
[0007]所述聲電換能器包括有保護(hù)外殼以及分別置于該保護(hù)外殼內(nèi)的亥姆霍茲共鳴器、膜片、壓電陶瓷，其中，所述亥姆霍茲共鳴器對(duì)聲波聲壓波動(dòng)進(jìn)行吸收放大，并傳遞給膜片振動(dòng)；所述壓電陶瓷利用正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流，并經(jīng)導(dǎo)線傳遞給整流濾波儲(chǔ)能模塊。
[0008]所述亥姆霍茲共鳴器可在內(nèi)部設(shè)置吸音材料，形成共振吸音結(jié)構(gòu)。
[0009]所述整流濾波儲(chǔ)能模塊包括有由四個(gè)二極管組成的整流電路，由旁路電容和蓄電池組成的濾波儲(chǔ)能電路，以及發(fā)光二極管；其中，所述整流電路與濾波儲(chǔ)能電路連接，且進(jìn)入整流電路的電壓需大于二極管的導(dǎo)通電壓；所述發(fā)光二極管連接于濾波儲(chǔ)能電路，并由一開關(guān)控制開啟，通過開關(guān)控制使其發(fā)光指示噪音發(fā)電的實(shí)時(shí)情況。
[0010]所述采用MAX1811芯片的充電電路內(nèi)置MOSFET功率開關(guān)和熱保護(hù)二極管，通過斷開或閉合MOSFET功率開關(guān)，使所述充電電路的充電電流有10mA和500mA兩擋可供選擇。
[0011]所述聲電換能器的諧振頻率為中低速列車噪聲聲源主頻帶，是250?2500Hz。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0013]1、與動(dòng)圈式噪音發(fā)電裝置相比，本裝置使用壓電陶瓷，聲能轉(zhuǎn)化效率高，能將火車運(yùn)行時(shí)連續(xù)產(chǎn)生的高達(dá)120dB的噪音轉(zhuǎn)換為持續(xù)的電能，能將噪聲中13%的能量轉(zhuǎn)化；
[0014]2、利用MAX1811芯片對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，該芯片無需微處理器控制，內(nèi)置MOSFET功率開關(guān)和熱保護(hù)二極管，有效節(jié)省了線路板尺寸并降低了充電器的成本和尺寸；
[0015]3、在減除噪聲對(duì)人們影響的同時(shí)節(jié)省能源，將電能用于火車上許多不需要大電壓大電流的地方，譬如可直接用于火車上的應(yīng)急燈和廁所的照明以及火車座位的手機(jī)充電插座上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型所述噪聲能量利用裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型所述整流濾波儲(chǔ)能模塊的電路原理圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型所述充電電路的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例所述的基于火車的噪聲能量利用裝置，包括有帶壓電陶瓷的聲電換能器、整流濾波儲(chǔ)能模塊、采用MAX1811芯片的充電電路、鋰電池，利用隔音材料組合成揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，用于對(duì)擴(kuò)散的噪聲源進(jìn)行有效的集中吸收。其中，所述聲電換能器裝在火車車輪內(nèi)側(cè)的支架上，并與整流濾波儲(chǔ)能模塊連接，所述整流濾波儲(chǔ)能模塊連接充電電路，所述充電電路連接鋰電池；所述聲電換能器將火車運(yùn)行時(shí)持續(xù)產(chǎn)生的噪音能量轉(zhuǎn)換為3V左右的交流電，并經(jīng)所述整流濾波儲(chǔ)能模塊升壓和整流后，由采用MAX1811芯片的充電電路將電能儲(chǔ)存到鋰電池中。
[0021]所述聲電換能器包括有起保護(hù)和支撐作用的保護(hù)外殼以及分別置于該保護(hù)外殼內(nèi)的亥姆霍茲共鳴器、膜片、壓電陶瓷，其中，所述亥姆霍茲共鳴器對(duì)聲波聲壓波動(dòng)進(jìn)行吸收放大，并傳遞給膜片振動(dòng)，該亥姆霍茲共鳴器可以在內(nèi)部設(shè)置吸音材料，形成共振吸音結(jié)構(gòu)，在管口處具有相當(dāng)強(qiáng)大的消耗接近f0頻率的外界聲波的吸音能力，將聲波吸收進(jìn)內(nèi)部中傳遞給膜片振動(dòng)；所述壓電陶瓷利用正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流，能將噪聲中13%的能量轉(zhuǎn)化，并經(jīng)導(dǎo)線傳遞給整流濾波儲(chǔ)能模塊。所述聲電換能器的諧振頻率為中低速列車噪聲聲源主頻帶，是250?2500Hz，能將火車運(yùn)行時(shí)連續(xù)產(chǎn)生的高達(dá)120dB的噪音轉(zhuǎn)換為持續(xù)的電倉泛。
[0022]如圖2所示，所述整流濾波儲(chǔ)能模塊包括有由四個(gè)二極管D1、D2、D3、D4組成的整流電路，由旁路電容Cl (C0.47F)和蓄電池組成的濾波儲(chǔ)能電路，以及發(fā)光二極管LEDl ;其中，所述整流電路與濾波儲(chǔ)能電路連接，且進(jìn)入整流電路的電壓需大于二極管的導(dǎo)通電壓(本裝置采用硅管為0.6V);所述發(fā)光二極管LEDl連接于濾波儲(chǔ)能電路，并由一開關(guān)控制開啟，通過開關(guān)控制使其發(fā)光指示噪音發(fā)電的實(shí)時(shí)情況。
[0023]所述采用MAX1811芯片的充電電路內(nèi)置MOSFET功率開關(guān)和熱保護(hù)二極管，無需微處理器控制，有效節(jié)省了線路板尺寸并降低了充電器的成本和尺寸，通過斷開或閉合MOSFET功率開關(guān)，使所述充電電路的充電電流有10mA(開關(guān)斷開時(shí))和500mA(開關(guān)閉合時(shí))兩擋可供選擇。如圖3所示，電路允許的MAX1811的第I腳按圖連接時(shí)，最高充電電壓為4.2V;第I腳與電源負(fù)端連接時(shí)，最高充電電壓為4.1V。一旦達(dá)到最高充電電壓時(shí)，充電電流就急劇減少，并維持最高充電電壓不變。其中，VDl作為電源指示，VD2作為充電指示，燈亮表示正在充電，燈滅表示充電結(jié)束。
[0024]綜上所述，在采用以上方案后，本實(shí)用新型在減除噪聲對(duì)人們影響的同時(shí)，能節(jié)省能源，變廢為寶，將電能用于火車上許多不需要大電壓大電流的地方，譬如可用于火車上的應(yīng)急燈或一些如廁所等需要弱光的場(chǎng)所，還可以設(shè)計(jì)插座在桌子旁供乘客充手機(jī)電池等，值得推廣。
[0025]以上所述之實(shí)施例子只為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例，并非以此限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，故凡依本實(shí)用新型之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述噪聲能量利用裝置包括有帶壓電陶瓷的聲電換能器、整流濾波儲(chǔ)能模塊、采用MAX1811芯片的充電電路、鋰電池，其中，所述聲電換能器裝在火車車輪內(nèi)側(cè)的支架上，并與整流濾波儲(chǔ)能模塊連接，所述整流濾波儲(chǔ)能模塊連接充電電路，所述充電電路連接鋰電池；所述聲電換能器將火車運(yùn)行時(shí)持續(xù)產(chǎn)生的噪音能量轉(zhuǎn)換為交流電，并經(jīng)所述整流濾波儲(chǔ)能模塊升壓和整流后，由采用MAX1811芯片的充電電路將電能儲(chǔ)存到鋰電池中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述噪聲能量利用裝置利用隔音材料組合成揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，用于對(duì)擴(kuò)散的噪聲源進(jìn)行集中吸收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述聲電換能器包括有保護(hù)外殼以及分別置于該保護(hù)外殼內(nèi)的亥姆霍茲共鳴器、膜片、壓電陶瓷，其中，所述亥姆霍茲共鳴器對(duì)聲波聲壓波動(dòng)進(jìn)行吸收放大，并傳遞給膜片振動(dòng)；所述壓電陶瓷利用正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流，并經(jīng)導(dǎo)線傳遞給整流濾波儲(chǔ)能模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述亥姆霍茲共鳴器可在內(nèi)部設(shè)置吸音材料，形成共振吸音結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述整流濾波儲(chǔ)能模塊包括有由四個(gè)二極管(Dl、D2、D3、D4)組成的整流電路，由旁路電容(Cl)和蓄電池組成的濾波儲(chǔ)能電路，以及發(fā)光二極管(LEDl);其中，所述整流電路與濾波儲(chǔ)能電路連接，且進(jìn)入整流電路的電壓需大于二極管的導(dǎo)通電壓；所述發(fā)光二極管(LEDl)連接于濾波儲(chǔ)能電路，并由一開關(guān)控制開啟，通過開關(guān)控制使其發(fā)光指示噪音發(fā)電的實(shí)時(shí)情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述采用MAX1811芯片的充電電路內(nèi)置MOSFET功率開關(guān)和熱保護(hù)二極管，通過斷開或閉合MOSFET功率開關(guān)，使所述充電電路的充電電流有10mA和500mA兩擋可供選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于火車的噪聲能量利用裝置，其特征在于:所述聲電換能器的諧振頻率為中低速列車噪聲聲源主頻帶，是250?2500Hz。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK204013282SQ201420330400
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】許利霞, 張偉麟, 霍慶, 周子維, 王子木, 卓鐘爍, 魏煒峰 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)