一種基于壓電發(fā)電的能量收集裝置及控制系統(tǒng)和控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于壓電發(fā)電的能量收集裝置及控制系統(tǒng)和控制方法，包括發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)裝置；所述發(fā)電裝置包括蓋板、沖擊塊、固定柱、壓電雙晶片陣列、底板和導(dǎo)線(xiàn)；所述能量轉(zhuǎn)換模塊采用倍壓整流電路，連接存儲(chǔ)裝置；所述存儲(chǔ)裝置采用超級(jí)電容，并聯(lián)穩(wěn)壓二極管。本發(fā)明提供一種高效的能量收集裝置，并通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于壓電發(fā)電的能量收集裝置及控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及能量收集裝置，尤其是一種基于壓電發(fā)電原理的高效率能量收集裝置及控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]把周?chē)h(huán)境存在的熱能、風(fēng)能、聲能、誰(shuí)能、太陽(yáng)能、機(jī)械能和人類(lèi)活動(dòng)能等能量中的一種或者多種收集起來(lái)轉(zhuǎn)換成電能，然后直接給電子器件供電或者儲(chǔ)存在電容器、可充電電池等器件中，這個(gè)過(guò)程即為能量收集。從各種能量源中收集能量的方法有很多種，如電磁感應(yīng)、靜電、射頻輻射和壓電效應(yīng)等，機(jī)械振動(dòng)是環(huán)境中普遍存在的一種形式，振動(dòng)能量收集的原理是利用傳感器的位移或者機(jī)械形變從而產(chǎn)生電能，收集振動(dòng)能量一般有三種方式:利用電磁感應(yīng)、靜電和壓電效應(yīng)，其中電磁感應(yīng)由于平面磁鐵的性能比較差，通過(guò)平面線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)匝數(shù)受到限制，還有振動(dòng)幅度的限制相應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電磁器件速度降低;靜電器產(chǎn)生的是高電壓、低電流和高輸出阻抗，還有電極短路的問(wèn)題;而壓電材料的轉(zhuǎn)化性能很高，可以得到很高的能量密度，得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)在的壓電發(fā)電裝置使用的是單晶片，晶片內(nèi)只有一個(gè)壓電片，同時(shí)發(fā)電裝置中設(shè)置的晶片都是單層和單個(gè)，壓電發(fā)電裝置的能量轉(zhuǎn)換效率不高，同時(shí)發(fā)電輸出的電壓較低，并且能量收集裝置沒(méi)有進(jìn)行檢測(cè)和控制，容易損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種包含壓電發(fā)電、整流和存儲(chǔ)功能以及控制系統(tǒng)的能量收集裝置，在發(fā)電裝置中采用壓電雙晶片，同時(shí)晶片疊加和并聯(lián)設(shè)置，能量轉(zhuǎn)化效率高，同時(shí)將發(fā)電電壓進(jìn)行四倍壓整流，提供最大的電壓，并提供一種對(duì)能量收集裝置進(jìn)行自動(dòng)控制的方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，包括發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)裝置;所述發(fā)電裝置包括蓋板、沖擊塊、固定柱、壓電雙晶片陣列、底板和導(dǎo)線(xiàn);所述底板上表面兩端設(shè)置有固定柱，底板和固定柱為一體式，固定柱內(nèi)壁上設(shè)置有豎直排列向內(nèi)的多個(gè)凹槽，兩個(gè)固定柱上的凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，在同一條水平線(xiàn)上，凹槽內(nèi)設(shè)有壓電雙晶片，壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，底板與壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，壓電雙晶片上連接有導(dǎo)線(xiàn);所述限位板之上有蓋板，蓋板下端設(shè)置有沖擊板;所述導(dǎo)線(xiàn)連接能量轉(zhuǎn)換模塊;所述能量轉(zhuǎn)換模塊采用倍壓整流電路，連接存儲(chǔ)裝置;所述存儲(chǔ)裝置采用超級(jí)電容，并聯(lián)穩(wěn)壓二極管。
[0006]以上結(jié)構(gòu)中，壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，底板與壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，當(dāng)上層的壓電雙晶片受到?jīng)_擊板的壓力向下彎曲，給下個(gè)壓電雙晶片一個(gè)向下的力，最上面的壓電雙晶片受到力依次傳遞給下層的壓電雙晶片，多個(gè)壓電雙晶片的共同作用產(chǎn)生更多的電能，提高能量收集裝置的工作效率;所述存儲(chǔ)裝置中的穩(wěn)壓二極管具有保護(hù)超級(jí)電容的作用。
[0007]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電雙晶片陣列包括同一層并聯(lián)的N個(gè)壓電雙晶片和N層串聯(lián)的壓電雙晶片，N>2。
[0008]以上結(jié)構(gòu)中，同層N個(gè)雙晶片并聯(lián)和N層壓電雙晶片串聯(lián)設(shè)置，電路的總電流為各支路電流的總和，這樣就大大提高裝置的輸出電流。
[0009]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電雙晶片包括壓電片、金屬片和導(dǎo)線(xiàn);所述金屬片設(shè)置于兩塊壓電片之間，金屬片和壓電片之間有膠層;所述金屬片和壓電片上分別連接有導(dǎo)線(xiàn)，兩個(gè)壓電片之間用導(dǎo)線(xiàn)連接。
[0010]以上結(jié)構(gòu)中壓電雙晶片有兩塊壓電片，當(dāng)金屬片發(fā)生形變時(shí)，兩塊壓電片都會(huì)發(fā)生形變，對(duì)比單晶片，能夠產(chǎn)生更多的電荷，輸出更大的電壓，提高發(fā)電效率。
[0011 ]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述金屬片長(zhǎng)度為60mm、厚度為0.5mm，壓電片長(zhǎng)度為42mm，厚度為0.15mm;壓電片與金屬片的長(zhǎng)度比為0.7。在滿(mǎn)足發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)尺寸要求的前提下，壓電片和基板的最佳長(zhǎng)度比為0.7。
[0012]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電片采用的是摻雜改性的高性能PZT壓電陶瓷材料。
[0013]以上結(jié)構(gòu)，PZT系壓電陶瓷材料不僅具有優(yōu)異的壓電性能，而且還具有很低的制作成本和非常成熟的制作工藝，且摻雜調(diào)控性強(qiáng)，可以提高能量手機(jī)裝著的效率和降低成本。
[0014]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述底板和蓋板都采用的是膠木材料，尺寸為400mm X 400mm;沖擊塊的厚度為10mm，固定柱上表面高出壓電雙晶片上表面9.8mm。
[0015]以上結(jié)構(gòu)中，固定柱上表面高出壓電雙晶片上表面的高度與沖擊板的厚度相差的數(shù)值在壓電雙晶片的形變安全量之內(nèi)。
[0016]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述倍壓整流電路為四倍壓整流電路；所述四倍壓整流電路由整流二極管D1、D2、D3、D4，以及濾波電容器Cl、C2、C3、C4組成，Dl、Cl和發(fā)電輸出組成閉合電路，Dl、D2和C2組成閉合電路，D2、D3和C3組成閉合電路，D3、D4和D3組成閉合電路，C1、D1、D2和C3的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，D2、C2、D3和C4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，C3、D3、和D4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)。
[0017]以上結(jié)構(gòu)，發(fā)電裝置輸出的電壓具有正負(fù)性，Dl和D3導(dǎo)通，Cl和C3被充電，當(dāng)極性變正時(shí)，Dl和D3關(guān)斷，Cl和C3停止充電;D2導(dǎo)通，Cl上的電壓增加，C2再次充電達(dá)到原來(lái)的二倍，同樣，C4也被沖到2倍的電壓；由于C2和C4不能放電，輸出電壓為4倍的輸入電壓，四倍壓整流電路將發(fā)電裝置的交流輸入轉(zhuǎn)換成直流輸出，同時(shí)將發(fā)電電壓放大成原來(lái)的四倍，為存儲(chǔ)裝置提供高壓直流輸入。
[0018]—種基于權(quán)利要求1到6之一的所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)模塊、中央處理器和執(zhí)行模塊，所述檢測(cè)模塊包括形變檢測(cè)裝置、整流電壓檢測(cè)裝置和電容電量檢測(cè)裝置;所述形變檢測(cè)裝置設(shè)置于壓電雙晶片外壁，用于檢測(cè)壓電雙晶片的形變量;所述整流電壓檢測(cè)裝置連接于四倍壓整流電路，用于檢測(cè)整流輸出電壓的大小;所述電容電量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)超級(jí)電容中的電量;所述中央處理器采用的是單片機(jī)，用于接受檢測(cè)模塊的信號(hào)，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，生成執(zhí)行信號(hào);所述執(zhí)行模塊，包括與蓋板接觸的擠壓裝置、設(shè)置于整流電路與存儲(chǔ)裝置之間的整流開(kāi)關(guān)和設(shè)置于電容上的電容開(kāi)關(guān);所述中央處理器通信連接檢測(cè)模塊和執(zhí)行模塊中的所有設(shè)備。
[0019]以上控制系統(tǒng)，通過(guò)時(shí)時(shí)檢測(cè)壓電雙晶片的形變、整流輸出電壓大小和電容電量，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)控制，能夠增進(jìn)能量收集裝置的各個(gè)部分之間的協(xié)同工作，提高收集效率，同時(shí)防止能量收集裝置的元件的損壞，有效的對(duì)整個(gè)發(fā)電進(jìn)程進(jìn)行控制。所述形變檢測(cè)裝置采用應(yīng)變片，所述電容電量檢測(cè)裝置為電量測(cè)量?jī)x。
[0020]本發(fā)明所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟為:步驟一:發(fā)電裝置開(kāi)始工作后，通過(guò)形變檢測(cè)裝置檢測(cè)壓電雙晶片的形變量，并將形變量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)01，上傳到單片機(jī)；同時(shí)整流電壓檢測(cè)裝置將整流電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)02，上傳到單片機(jī);超級(jí)電容上的檢測(cè)裝置也將檢測(cè)電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)03，上傳到單片機(jī)；
步驟二:單片機(jī)接受檢測(cè)模塊上傳的數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)01與預(yù)設(shè)的壓電雙晶片的形變閾值比較，若大于閾值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)001;將數(shù)字信號(hào)02與預(yù)設(shè)的電容的極限電壓值對(duì)比，若大于極限電壓值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)002;將數(shù)字信號(hào)03與預(yù)設(shè)的超級(jí)電容的容量值對(duì)比，若大于容量值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)003;
步驟三:執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)001，擠壓裝置的下壓量和速度減小，直至小于閾值，才恢復(fù)擠壓量和速度;執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)002，整流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，降低發(fā)電電壓，直至整流電壓小于極限電壓值，執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)003，將擠壓裝置停止工作，同時(shí)關(guān)掉整流開(kāi)關(guān)和電容開(kāi)關(guān)。
[0021 ]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
1、發(fā)電效率高。本發(fā)明中的壓電晶片采用壓電雙晶片，同時(shí)設(shè)置為同層多個(gè)雙晶片的并聯(lián)和多層雙晶片的串聯(lián)，極大的提高了壓電發(fā)電裝置的輸出功率，從而提高能量收集裝置的效率。
[0022]2、倍增整流電壓高。本發(fā)明采用的四倍壓整流電路，能夠?qū)l(fā)電電壓放大到四倍，同時(shí)將交流轉(zhuǎn)換成直流，為存儲(chǔ)裝置提供高壓直流電壓，進(jìn)行蓄電。
[0023 ] 3、存儲(chǔ)電量多。本發(fā)明采用的超級(jí)電容，能夠存儲(chǔ)更多的電量，為之后的使用提供更多的電量。
[0024]4、能夠進(jìn)行能量收集裝置的自動(dòng)控制。本發(fā)明中的控制系統(tǒng)，能夠協(xié)調(diào)裝置之間的合作，同時(shí)對(duì)整個(gè)收集過(guò)程進(jìn)行控制，減少損壞的發(fā)生，延長(zhǎng)裝置的壽命，同時(shí)提高能量收集效率。
【附圖說(shuō)明】
[0025]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
圖1是本發(fā)明一種基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖1中標(biāo)記:I為沖擊板，2為蓋板，3為導(dǎo)線(xiàn)，4為固定柱，5為壓電雙晶片，6為底板，7
為彈簧。
[0027]圖2是本發(fā)明中壓電雙晶片的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖2中標(biāo)記:51為壓電片，52為膠層，53為金屬片。
[0029]圖3是本發(fā)明的四倍壓整流電路圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0032]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0033]如圖1，本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，包括發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)裝置;所述發(fā)電裝置包括蓋板、沖擊塊、固定柱、壓電雙晶片陣列、底板和導(dǎo)線(xiàn);所述底板上表面兩端設(shè)置有固定柱，底板和固定柱為一體式，固定柱內(nèi)壁上設(shè)置有豎直排列向內(nèi)的多個(gè)凹槽，兩個(gè)固定柱上的凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，在同一條水平線(xiàn)上，凹槽內(nèi)設(shè)有壓電雙晶片，壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，底板與壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，壓電雙晶片上連接有導(dǎo)線(xiàn);所述限位板之上有蓋板，蓋板下端設(shè)置有沖擊板;所述導(dǎo)線(xiàn)連接能量轉(zhuǎn)換模塊;所述能量轉(zhuǎn)換模塊采用倍壓整流電路，連接存儲(chǔ)裝置;所述存儲(chǔ)裝置采用超級(jí)電容，并聯(lián)穩(wěn)壓二極管。
[0034]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電雙晶片陣列包括同一層并聯(lián)的N個(gè)壓電雙晶片和N層串聯(lián)的壓電雙晶片，N>2。
[0035]如圖2，本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電雙晶片包括壓電片、金屬片和導(dǎo)線(xiàn);所述金屬片設(shè)置于兩塊壓電片之間，金屬片和壓電片之間有膠層;所述金屬片和壓電片上分別連接有導(dǎo)線(xiàn)，兩個(gè)壓電片之間用導(dǎo)線(xiàn)連接。
[0036]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述金屬片長(zhǎng)度為60mm、厚度為0.5mm，壓電片長(zhǎng)度為42mm，厚度為0.15mm;壓電片與金屬片的長(zhǎng)度比為0.7。在滿(mǎn)足發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)尺寸要求的前提下，壓電片和基板的最佳長(zhǎng)度比為0.7。
[0037]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述壓電片采用的是摻雜改性的高性能PZT壓電陶瓷材料。
[0038]本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述底板和蓋板都采用的是膠木材料，尺寸為400mm X 400mm;沖擊塊的厚度為10mm，固定柱上表面高出壓電雙晶片上表面9.8mm。
[0039]如圖3，本發(fā)明的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，所述倍壓整流電路為四倍壓整流電路;所述四倍壓整流電路由整流二極管Dl、D2、D3、D4，以及濾波電容器Cl、C2、C3、C4組成，D1、Cl和發(fā)電輸出組成閉合電路，Dl、D2和C2組成閉合電路，D2、D3和C3組成閉合電路，D3、D4和D3組成閉合電路，C1、D1、D2和C3的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，D2、C2、D3和C4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，C3、D3、和D4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)。
[0040]如圖4，一種基于權(quán)利要求1到6之一的所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)，包括檢測(cè)模塊、中央處理器和執(zhí)行模塊，所述檢測(cè)模塊包括形變檢測(cè)裝置、整流電壓檢測(cè)裝置和電容電量檢測(cè)裝置;所述形變檢測(cè)裝置設(shè)置于壓電雙晶片外壁，用于檢測(cè)壓電雙晶片的形變量;所述整流電壓檢測(cè)裝置連接于四倍壓整流電路，用于檢測(cè)整流輸出電壓的大小;所述電容電量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)超級(jí)電容中的電量;所述中央處理器采用的是單片機(jī)，用于接受檢測(cè)模塊的信號(hào)，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，生成執(zhí)行信號(hào);所述執(zhí)行模塊，包括與蓋板接觸的擠壓裝置、設(shè)置于整流電路與存儲(chǔ)裝置之間的整流開(kāi)關(guān)和設(shè)置于電容上的電容開(kāi)關(guān);所述中央處理器通信連接檢測(cè)模塊和執(zhí)行模塊中的所有設(shè)備。
[0041]本發(fā)明所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟為: 步驟一:發(fā)電裝置開(kāi)始工作后，通過(guò)形變檢測(cè)裝置檢測(cè)壓電雙晶片的形變量，并將形變量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)01，上傳到單片機(jī)；同時(shí)整流電壓檢測(cè)裝置將整流電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)02，上傳到單片機(jī);超級(jí)電容上的檢測(cè)裝置也將檢測(cè)電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)03，上傳到單片機(jī)；
步驟二:單片機(jī)接受檢測(cè)模塊上傳的數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)01與預(yù)設(shè)的壓電雙晶片的形變閾值比較，若大于閾值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)001;將數(shù)字信號(hào)02與預(yù)設(shè)的電容的極限電壓值對(duì)比，若大于極限電壓值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)002;將數(shù)字信號(hào)03與預(yù)設(shè)的超級(jí)電容的容量值對(duì)比，若大于容量值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)003;
步驟三:執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)001，擠壓裝置的下壓量和速度減小，直至小于閾值，才恢復(fù)擠壓量和速度;執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)002，整流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，降低發(fā)電電壓，直至整流電壓小于極限電壓值，執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)003，將擠壓裝置停止工作，同時(shí)關(guān)掉整流開(kāi)關(guān)和電容開(kāi)關(guān)。
[0042]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，包括發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)裝置;所述發(fā)電裝置包括蓋板、沖擊塊、固定柱、壓電雙晶片陣列、底板和導(dǎo)線(xiàn);所述底板上表面兩端設(shè)置有固定柱，底板和固定柱為一體式，固定柱內(nèi)壁上設(shè)置有豎直排列向內(nèi)的多個(gè)凹槽，兩個(gè)固定柱上的凹槽對(duì)應(yīng)設(shè)置，在同一條水平線(xiàn)上，凹槽內(nèi)設(shè)有壓電雙晶片，壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，底板與壓電雙晶片之間設(shè)置有彈簧，壓電雙晶片上連接有導(dǎo)線(xiàn);所述限位板之上有蓋板，蓋板下端設(shè)置有沖擊板;所述導(dǎo)線(xiàn)連接能量轉(zhuǎn)換模塊;所述能量轉(zhuǎn)換模塊采用倍壓整流電路，連接存儲(chǔ)裝置;所述存儲(chǔ)裝置采用超級(jí)電容，并聯(lián)穩(wěn)壓二極管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，其特征在于:所述壓電雙晶片陣列包括同一層并聯(lián)的N個(gè)壓電雙晶片和N層串聯(lián)的壓電雙晶片，N>2。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，其特征在于:所述壓電雙晶片包括壓電片、金屬片和導(dǎo)線(xiàn);所述金屬片設(shè)置于兩塊壓電片之間，金屬片和壓電片之間有膠層;所述金屬片和壓電片上分別連接有導(dǎo)線(xiàn)，兩個(gè)壓電片之間用導(dǎo)線(xiàn)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，其特征在于:所述金屬片長(zhǎng)度為60mm、厚度為0.5mm，壓電片長(zhǎng)度為42mm，厚度為0.15mm;壓電片與金屬片的長(zhǎng)度比為0.7;所述壓電片采用的是摻雜改性的高性能PZT壓電陶瓷材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，其特征在于:所述底板和蓋板都采用的是膠木材料，尺寸為400mm X 400mm；沖擊塊的厚度為1mm，固定柱上表面高出壓電雙晶片上表面9.8mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電發(fā)電的能量收集裝置，其特征在于:所述倍壓整流電路為四倍壓整流電路;所述四倍壓整流電路由整流二極管Dl、D2、D3、D4，以及濾波電容器Cl、C2、C3、C4組成，D1、Cl和發(fā)電輸出組成閉合電路，Dl、D2和C2組成閉合電路，D2、D3和C3組成閉合電路，D3、D4和D3組成閉合電路，C1、D1、D2和C3的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，D2、C2、D3和C4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)，C3、D3、和D4的連線(xiàn)相交于一點(diǎn)。7.—種基于權(quán)利要求1到6之一的所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括檢測(cè)模塊、中央處理器和執(zhí)行模塊，所述檢測(cè)模塊包括形變檢測(cè)裝置、整流電壓檢測(cè)裝置和電容電量檢測(cè)裝置;所述形變檢測(cè)裝置設(shè)置于壓電雙晶片外壁，用于檢測(cè)壓電雙晶片的形變量;所述整流電壓檢測(cè)裝置連接于四倍壓整流電路，用于檢測(cè)整流輸出電壓的大小;所述電容電量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)超級(jí)電容中的電量;所述中央處理器采用的是單片機(jī)，用于接受檢測(cè)模塊的信號(hào)，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，生成執(zhí)行信號(hào);所述執(zhí)行模塊，包括與蓋板接觸的擠壓裝置、設(shè)置于整流電路與存儲(chǔ)裝置之間的整流開(kāi)關(guān)和設(shè)置于電容上的電容開(kāi)關(guān);所述中央處理器通信連接檢測(cè)模塊和執(zhí)行模塊中的所有設(shè)備。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于壓電發(fā)電的能量收集裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括控制方法，其步驟為: 步驟一:發(fā)電裝置開(kāi)始工作后，通過(guò)形變檢測(cè)裝置檢測(cè)壓電雙晶片的形變量，并將形變量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)01，上傳到單片機(jī)；同時(shí)整流電壓檢測(cè)裝置將整流電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào).02，上傳到單片機(jī);超級(jí)電容上的檢測(cè)裝置也將檢測(cè)電量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)03，上傳到單片機(jī)； 步驟二:單片機(jī)接受檢測(cè)模塊上傳的數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)01與預(yù)設(shè)的壓電雙晶片的形變閾值比較，若大于閾值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)001;將數(shù)字信號(hào)02與預(yù)設(shè)的電容的極限電壓值對(duì)比，若大于極限電壓值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)002;將數(shù)字信號(hào)03與預(yù)設(shè)的超級(jí)電容的容量值對(duì)比，若大于容量值發(fā)出執(zhí)行信號(hào)003; 步驟三:執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)001，擠壓裝置的下壓量和速度減小，直至小于閾值，才恢復(fù)擠壓量和速度;執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)002，整流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，降低發(fā)電電壓，直至整流電壓小于極限電壓值，執(zhí)行模塊接受執(zhí)行信號(hào)003，將擠壓裝置停止工作，同時(shí)關(guān)掉整流開(kāi)關(guān)和電容開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK105915114SQ201610375402
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】曾麗
【申請(qǐng)人】成都九十度工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限公司