CN103217914A - 低碳信用采集装置、运动健身发电系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低碳信用采集装置、运动健身发电系统及其实现方法。低碳信用采集装置，包括电源模块、与电源模块连接的微控制器，及与微控制器连接的显示屏和控制按钮，微控制器设有与储能式运动装置的计数器或流量计电性连接的采集端。本发明将运动产生的发电量累加至该运动者的低碳信用的帐号内，实现运动者的低碳信用信息的统计。本发明通过空气储罐将储能式运动装置产生的压缩空气进行集中式贮存；待其压力达到设定值时，再打开气路电磁阀，压缩空气驱动气动组件，带动发电机发电；当空气储罐的压力低于下限压力时，则关闭气路电磁阀，对运动产生的压缩空气进行贮存。

Description

低碳信用采集装置、运动健身发电系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种信息采集装置，更具体地说是一种低碳信用采集装置和由其构成的运动健身发电系统及其实现方法。

背景技术

随着人民生活水平的日益提高,更多的人热衷于运动健身,以保持健康的体魄和满意的体型。正是由于人们在健身上的投资愈来愈多,导致各种健身场所应运而生，健身时,人体消耗大量的能量,转化为健身器械的机械能。为了对“低碳生活”这一新时代主题作出贡献，一些健身器材厂商研制出了健身器材发电装置，其用于将健身器材的机械能转化为可为生产、生活所使用的电能，尤其是在稍具规模的健身场所内，多种健身器材所累计的电能是非常可观的。现有的健身器材发电装置中，大多是将健身器材的输出动力作用于发电机，使得发电机产生电能并存储于蓄电池内，再经过调压等处理后并入电网或者直接为用电器供电，这种健身器材发电装置中，由于采用了蓄电池作为蓄能装置，且蓄电池属于电化学储能设备，所以容易对环境造成不良影响，不利于环保。同时，由于健身器材是单独发电的，所以难以对每个健身器材的发电过程进行监控，且难以统计健身者对健身发电作出了多少贡献，不便于组网和社会化管理。

因此，为了克服上述缺陷，有必要去解决人们在健身过程中所产生的能量进行统计的问题，以及解决对运动装置进行清洁储能，并有利于组网发电的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低碳信用采集装置。

本发明的又一目的在于提供一种运动健身发电系统。

本发明的又一目的在于提供一种运动健身发电的实现方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

低碳信用采集装置，包括电源模块、与电源模块连接的微控制器，及与微控制器连接的显示屏和控制按钮，所述的微控制器设有与储能式运动装置的计数器或流量计电性连接的采集端。

其进一步技术方案为：还包括与微控制器连接的识别卡读写器和通讯模块，所述的通讯模块与外部的低碳信用信息库连接。

运动健身发电系统，包括空气储罐，及与空气储罐气路联接的储能式运动装置和发电装置；所述的储能式运动装置连接有前述的低碳信用采集装置；所述的储能式运动装置包括运动部件和与运动部件传动联接的空气压缩部件；所述的储能式运动装置设有用于计算运动次数的计数器或用于计算空气压缩量的流量计；所述的空气压缩部件与空气储罐气路联接。

其进一步技术方案为：所述的储能式运动装置为二个以上，所述的储能式运动装置与空气储罐之间的气路设有单向阀；所述的空气储罐与发电装置之间的气路设有气路电磁阀，所述的气路电磁阀还连接有压力传感器，所述压力传感器的采集端与空气储罐连通。

其进一步技术方案为：所述的发电装置包括气动组件和与气动组件传动联接的发电机。

其进一步技术方案为：所述的气动组件为喷气反推式结构，包括壳体；所述的壳体内设有空腔，所述的壳体上设有进气口和出气口；所述进气口位于壳体的外侧中心，所述的出气口为二个，分别对称设于外圆周上，所述的二个出气口沿着与壳体相切的角度延伸，二个出气口的延伸方向相反。

其进一步技术方案为：所述的发电装置还电性连接有并网控制电路，所述的并网控制电路的输出端与电网连接；所述的发电装置与并网控制电路之间设有电量计量装置。

其进一步技术方案为：所述的空气压缩部件为叶片式旋转型空气压缩机；所述的叶片式旋转型空气压缩机与运动部件之间设有联轴器，所述联接器的侧边设有所述的计数器。

运动健身发电的实现方法，该方法是通过储能式运动装置将运动过程中压缩出来的空气传送至空气储罐内，空气储罐内的压缩空气再推动发电装置内的气动组件工作，进而带动发电机发电；其中，储能式运动装置通过设有的计数器或者流量计与低碳信用采集装置进行电性连接，对运动过程中产生的运动量或压缩空气量进行统计，并通过识别卡读写器，记入运动者的低碳信用识别卡内。

所述的空气储罐与多个储能式运动装置气路联接，同时在各个储能式运动装置的出气端增设防止压缩空气倒灌的单向阀，并设有用于检测空气储罐压力的压力传感器，通过压力传感器设定开启气路电磁阀的上限压力和关闭气路电磁阀的下限压力；低碳信用采集装置还设有与外部的低碳信用信息库连接的通讯模块，每次运动过程中或运动结束时，实时更新个人的低碳信用值。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过储能式运动装置设有的计数器或流量计，对运动量或空气压缩量进行统计，运动者运动时通过帐号密码输入或识别卡读写器的识别来启用运动装置，微控制器将其运动量或空气压缩量换算相应的发电量，将发电量累加至该运动者的低碳信用的帐号内，实现运动者的低碳信用信息的统计。本发明通过空气储罐将储能式运动装置产生的压缩空气进行集中式贮存；待其压力达到设定值时，再打开气路电磁阀，压缩空气驱动气动组件，带动发电机发电；当空气储罐的压力低于下限压力时，则关闭气路电磁阀，对运动产生的压缩空气进行贮存。当采用二个以的运动装置为空气储罐供气时，需要增加单向阀，以防止压缩空气倒灌至运动装置。还可以进一步通过并网控制电路和电量计量装置将运动所产生的电量并入至电网，以供电网使用。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明低碳信用采集装置具体实施例的方框结构图；

图2为本发明运动健身发电系统具体实施例的方框结构图；

图3为图2所示实施例中的发电装置的示意图；

图4为图2所示实施例中的气动组件的示意图；

图5为图2所示实施例中的空气压缩部件的示意图；

图6为图2所示实施例中的并网控制电路的电路原理图。

附图标识

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1所示，本发明低碳信用采集装置10，包括电源模块11、与电源模块11连接的微控制器12，及与微控制器12连接的显示屏13和控制按钮14，微控制器12设有与储能式运动装置的计数器38或流量计39电性连接的采集端121。还包括与微控制器12连接的识别卡读写器15和通讯模块16，通讯模块16与外部的低碳信用信息库S连接。其中的识别卡可以采用接触式的磁卡，也可以采用非接触式的RF卡。每个用户的低碳信用信息可以储存在识别卡上，也可以通过通讯模块实时与低碳信用信息库进行同步。

如图2所示，本发明运动健身发电系统，包括空气储罐20，及与空气储罐20气路联接的储能式运动装置30和发电装置40；储能式运动装置30连接有前述的低碳信用采集装置10；储能式运动装置30包括运动部件31和与运动部件31传动联接的空气压缩部件32；储能式运动装置30设有用于计算运动次数的计数器38或用于计算空气压缩量的流量计39；空气压缩部件32与空气储罐20气路联接。

储能式运动装置30为二个以上，储能式运动装置30与空气储罐20之间的气路设有单向阀21；空气储罐20与发电装置40之间的气路设有气路电磁阀22，气路电磁阀22还连接有压力传感器23，压力传感器23的采集端与空气储罐20连通。

发电装置40包括气动组件41和与气动组件41传动联接的发电机42。气动组件41为喷气反推式结构，包括壳体410；壳体410内设有空腔411，壳体410上设有进气口412和出气口413；进气口412位于壳体410的外侧中心，出气口413为二个，分别对称设于外圆周上，二个出气口413沿着与壳体410相切的角度延伸，二个出气口413的延伸方向相反。在压缩空气从出气口排出的时候，形成二个相反方向的反推力，以此形成壳体的旋转，如图3和图4所示。壳体410的内侧与发电机42传动联接。

发电装置40还电性连接有并网控制电路50，并网控制电路50的输出端与电网60连接。发电装置40与并网控制电路50之间设有电量计量装置51。

如图5所示，空气压缩部件32为叶片式旋转型空气压缩机；设有腔体321及与腔体321旋转联接的主轴322，主轴322上设有对称分布的二个叶片323；腔体321设有与大气相通的进气口324和与空气储罐20联接的出气口325；叶片式旋转型空气压缩机与运动部件31之间设有联轴器33，联接器33的侧边设有所述的计数器38。

如图6所示的并网控制电路，其包括有一变压器B1、一变压器B2、一继电器K1及一比较器IC1C，所述变压器B1初级绕组的两端抽头分别连接于电网端P1-1和电网端P1-2，变压器B1次级绕组的第一端输出电压信号至MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的漏极连接变压器B2初级绕组的第一端，其源极连接于发电机的输出端负极P2-2，变压器B1次级绕组的第二端输出电压信号至MOS管Q4的栅极，MOS管Q4的漏极连接变压器B2初级绕组的第二端，其源极连接于发电机的输出端负极P2-2，所述变压器B2初级绕组的中心抽头连接于发电机的输出端正极P2-1，变压器B2次级绕组的第一端和第二端分别通过继电器K1的两个常开触点而连接至电网端P1-1和电网端P1-2，所述变压器B1次级绕组的中心抽头与发电机的输出端负极P2-2相连，所述变压器B1次级绕组的第一端还连接整流二极管D1的阳极，变压器B1次级绕组的第二端还连接整流二极管D2的阳极，整流二极管D1的阴极与整流二极管D2的阴极相互连接后再连接至NPN管Q1的集电极，该NPN管Q1的基极与集电极之间连接有偏置电阻R1，其基极还连接稳压管DW1的阴极，稳压管DW1的阳极连接于发电机的输出端负极P2-2，NPN管Q1的发射极连接于继电器K1的线圈的第一端，该NPN管Q1的发射极还通过依次串联的电阻R8、电阻R9、电阻R10及电位器RP1而连接至发电机的输出端负极P2-2，电阻R10和电位器RP1的连接点还连接于比较器IC1C的反相端，比较器IC1C的同相端通过电阻R5而连接至变压器B2初级绕组的中心抽头，比较器IC1C的同相端还通过电阻R4而连接至发电机的输出端负极P2-2，比较器IC1C的输出端通过电阻R3而连接至NPN管Q2的基极，该NPN管Q2的集电极连接于继电器K1的线圈的第二端，其发射极连接于发电机的输出端负极P2-2。

该并网控制电路中，电网端P1-1和电网端P1-2分别连接于电网的两端，变压器B1次级绕组的第一端和第二端所产生的电压分别通过二极管D1和二极管D2整流后，传输至NPN管Q1的集电极，该NPN管Q1与电阻R1、稳压管DW1构成开关电路，当二极管D1和二极管D2整流后的电压达到稳压管DW1的钳位电压时，NPN管Q1导通，使得继电器K1的线圈的第一端产生电压，同时，电阻R10和电位器RP1连接点的电压加载于比较器IC1C的反相端，发电机的输出端正极P2-1的电压通过电阻R5而加载于比较器IC1C的同相端，调节电位器RP1以令比较器IC1C的反相端电压低于同相端，使得比较器IC1C输出高电平以驱动NPN管Q2导通，继电器K1的线圈上电，其常开触点吸合，在上述电路状态的基础上，当电网端P1-1的电压为正向时，变压器B1次级绕组的第一端产生正向电压，该正向电压驱动MOS管Q3导通，使发电机的输出端正极P2-1、变压器B2初级绕组的中心抽头、变压器B2初级绕组的第一端、MOS管Q3和发电机的输出端负极P2-2构成回路，且变压器B2初级绕组的中心抽头为高电平，使得变压器B2次级绕组的第一端产生正向电压并传输至电网端P1-1，同时，变压器B2次级绕组的第二端产生反向电压并传输至电网端P1-2。当电网端P1-2的电压为正向时，变压器B1次级绕组的第二端产生正向电压，该正向电压驱动MOS管Q4导通，使发电机的输出端正极P2-1、变压器B2初级绕组的中心抽头、变压器B2初级绕组的第二端、MOS管Q4和发电机的输出端负极P2-2构成回路，且变压器B2初级绕组的中心抽头为高电平，使得变压器B2次级绕组的第二端产生正向电压并传输至电网端P1-2，同时，变压器B2次级绕组的第一端产生反向电压并传输至电网端P1-1。根据上述电路原理可以得知，当电网端P1-1的电压为正向时，变压器B2次级绕组的第一端产生正向电压并传输至电网端P1-1，当电网端P1-2的电压为正向时，变压器B2次级绕组的第二端产生正向电压并传输至电网端P1-2，使得变压器B2次级绕组的两端的电压与电网两端的电压同频率、同相位，因此，发电机所输出的电信号通过该并网控制电路而能够转换为与电网信号同步的电信号，从而实现了将发电装置的输出电能并入电网。

并网控制电路还包括有一比较器IC1A、一比较器IC1B、一光耦U1及一光耦U2，所述电阻R8和电阻R9的连接点还连接于比较器IC1A的反相端，比较器IC1A的同相端与比较器IC1C的同相端相连，比较器IC1A的输出端通过电阻R11而连接至光耦U1的控制端阳极，光耦U1的控制端阴极连接于发电机的输出端负极P2-2，光耦U1的输入端通过电阻R13而连接至晶闸管Q5的第一主电极，该光耦U1的输出端连接于晶闸管Q5的控制极，所述晶闸管Q5的第一主电极为并网控制电路的采样端P3-2，其第二主电极连接于变压器B2次级绕组的第二端，所述电阻R9和电阻R10的连接点还连接于比较器IC1B的同相端，比较器IC1B的反相端与比较器IC1C的同相端相连，比较器IC1B的输出端通过电阻R12而连接至光耦U2的控制端阳极，光耦U2的控制端阴极连接于发电机的输出端负极P2-2，光耦U2的输入端通过电阻R14而连接至晶闸管Q6的第一主电极，该光耦U2的输出端连接于晶闸管Q6的控制极，所述晶闸管Q6的第一主电极为并网控制电路的采样端P3-3，其第二主电极连接于变压器B2次级绕组的第二端，所述并网控制电路的采样端P3-1与电网端P1-1相连。

上述电路中，发电机的输出端正极P2-1的电压信号通过电阻R5而分别传输至比较器IC1A的同相端和比较器IC1B的反相端。当比较器IC1A同相端的电压高于反相端时，其输出高电平信号至光耦U1的控制端阳极，以令光耦U1开通并进一步驱动晶闸管Q5导通，此时采样端P3-1和采样端P3-2输出采样信号，通过该采样信号可以得知发电机正在发电。当比较器IC1B反相端的电压低于同相端时，其输出高电平信号至光耦U2的控制端阳极，以令光耦U2开通并进一步驱动晶闸管Q6导通，此时采样端P3-1和采样端P3-3输出采样信号，通过该采样信号可以得知发电机已停止发电。实际应用中，可以对采样端P3-1、采样端P3-2和采样端P3-3所输出的采样信号进行处理，之后传输至单片机，以令单片机能够监控发电装置的使用状态。

变压器B1次级绕组的第一端通过电阻R6而连接至二极管DW2的阳极，二极管DW2的阴极连接于MOS管Q3的栅极,所述二极管DW2为稳压管，其钳位电压为9V。当发电机的输出端负极P2-2的电压较低时，二极管DW2为续流二极管，当发电机的输出端负极P2-2的电压较高时，二极管DW2为稳压二极管，并将MOS管Q3的栅极的电压钳位在9V，使得MOS管Q3保持在导通状态。变压器B1次级绕组的第二端通过电阻R7而连接至二极管DW3的阳极，二极管DW3的阴极连接于MOS管Q4的栅极,所述二极管DW3为稳压管，其钳位电压为9V。当发电机的输出端负极P2-2的电压较低时，二极管DW3为续流二极管，当发电机的输出端负极P2-2的电压较高时，二极管DW3为稳压二极管，并将MOS管Q4的栅极的电压钳位在9V，使得MOS管Q4保持在导通状态。继电器K1的线圈的第二端连接二极管D3的阳极，该线圈的第一端连接二极管D3的阴极。该二极管D3用于保护继电器K1不会因感应电压而烧坏。变压器B1初级绕组的第一端通过开关S1而连接至电网端P1-1，该开关S1用于执行启动或者停止操作。NPN管Q1的发射极还连接发光管LED的阳极，发光管LED的阴极通过电阻R2而连接于发电机的输出端负极P2-2，该发光管LED作为指示灯而对本发明的上电状态发出提示。二极管D1和二极管D2的连接点还通过一电容C1而连接至发电机的输出端负极P2-2，所述NPN管Q1的发射极还通过一电容C2而连接至发电机的输出端负极P2-2，所述电阻R4还并联有一电容C3。其中，所述电容C1、电容C2和电容C3均为滤波电容，三者均用于滤除电路中的纹波串扰。比较器IC1A、比较器IC1B和比较器IC1C集成于一个芯片内，该芯片的型号是LM324。所述光耦U1和光耦U2均为双向光耦，二者的型号均为TLP560。

并网控制电路中，当电网端P1-1的电压为正向时，变压器B2次级绕组的第一端产生正向电压并传输至电网端P1-1，当电网端P1-2的电压为正向时，变压器B2次级绕组的第二端产生正向电压并传输至电网端P1-2，使得变压器B2次级绕组的两端的电压与电网两端的电压同频率、同相位，因此，发电机所输出的电信号通过该并网控制电路而能够转换为与电网信号同步的电信号，从而实现了将发电装置的输出电能并入电网。

于其它实施例中，也可以其它形式的压缩空气部件，比如活塞式空压机；也可以采其它的气动组件，比如气动马达。

本发明运动健身发电的实现方法，该方法是通过储能式运动装置将运动过程中压缩出来的空气传送至空气储罐内，空气储罐内的压缩空气再推动发电装置内的气动组件工作，进而带动发电机发电；其中，储能式运动装置通过设有的计数器或者流量计与低碳信用采集装置进行电性连接，对运动过程中产生的运动量或压缩空气量进行统计，并通过识别卡读写器，记入运动者的低碳信用识别卡内。

由于运动场所的运动装置通常比较多，一个空气储罐可以与多个储能式运动装置同时气路联接，在各个储能式运动装置的出气端增设防止压缩空气倒灌的单向阀，并设有用于检测空气储罐压力的压力传感器，通过压力传感器设定开启气路电磁阀的上限压力和关闭气路电磁阀的下限压力；低碳信用采集装置还设有与外部的低碳信用信息库连接的通讯模块，每次运动过程中或运动结束时，实时更新个人的低碳信用值。

综上所述，本发明通过储能式运动装置设有的计数器或流量计，对运动量或空气压缩量进行统计，运动者运动时通过帐号密码输入或识别卡读写器的识别来启用运动装置，微控制器将其运动量或空气压缩量换算相应的发电量，将发电量累加至该运动者的低碳信用的帐号内，实现运动者的低碳信用信息的统计。本发明通过空气储罐将储能式运动装置产生的压缩空气进行集中式贮存；待其压力达到设定值时，再打开气路电磁阀，压缩空气驱动气动组件，带动发电机发电；当空气储罐的压力低于下限压力时，则关闭气路电磁阀，对运动产生的压缩空气进行贮存。当采用二个以的运动装置为空气储罐供气时，需要增加单向阀，以防止压缩空气倒灌至运动装置。还可以进一步通过并网控制电路和电量计量装置将运动所产生的电量并入至电网，以供电网使用。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.低碳信用采集装置，其特征在于包括电源模块、与电源模块连接的微控制器，及与微控制器连接的显示屏和控制按钮，所述的微控制器设有与储能式运动装置的计数器或流量计电性连接的采集端。

2.根据权利要求1所述的低碳信用采集装置，其特征在于还包括与微控制器连接的识别卡读写器和通讯模块，所述的通讯模块与外部的低碳信用信息库连接。

3.运动健身发电系统，其特征在于包括空气储罐，及与空气储罐气路联接的储能式运动装置和发电装置；所述的储能式运动装置连接有权利要求1或2所述的低碳信用采集装置；所述的储能式运动装置包括运动部件和与运动部件传动联接的空气压缩部件；所述的储能式运动装置设有用于计算运动次数的计数器或用于计算空气压缩量的流量计；所述的空气压缩部件与空气储罐气路联接。

4.根据权利要求3所述的运动健身发电系统，其特征在于所述的储能式运动装置为二个以上，所述的储能式运动装置与空气储罐之间的气路设有单向阀；所述的空气储罐与发电装置之间的气路设有气路电磁阀，所述的气路电磁阀还连接有压力传感器，所述压力传感器的采集端与空气储罐连通。

5.根据权利要求3所述的运动健身发电系统，其特征在于所述的发电装置包括气动组件和与气动组件传动联接的发电机。

6.根据权利要求5所述的运动健身发电系统，其特征在于所述的气动组件为喷气反推式结构，包括壳体；所述的壳体内设有空腔，所述的壳体上设有进气口和出气口；所述进气口位于壳体的外侧中心，所述的出气口为二个，分别对称设于外圆周上，所述的二个出气口沿着与壳体相切的角度延伸，二个出气口的延伸方向相反。

7.根据权利要求3所述的运动健身发电系统，其特征在于所述的发电装置还电性连接有并网控制电路，所述的并网控制电路的输出端与电网连接；所述的发电装置与并网控制电路之间设有电量计量装置。

8.根据权利要求3所述的运动健身发电系统，其特征在于所述的空气压缩部件为叶片式旋转型空气压缩机；所述的叶片式旋转型空气压缩机与运动部件之间设有联轴器，所述联接器的侧边设有所述的计数器。

9.运动健身发电的实现方法，其特征是通过储能式运动装置将运动过程中压缩出来的空气传送至空气储罐内，空气储罐内的压缩空气再推动发电装置内的气动组件工作，进而带动发电机发电；其中，储能式运动装置通过设有的计数器或者流量计与低碳信用采集装置进行电性连接，对运动过程中产生的运动量或压缩空气量进行统计，并通过识别卡读写器，记入运动者的低碳信用识别卡内。

10.根据权利要求9所述的运动健身发电的实现方法，其特征在于所述的空气储罐与多个储能式运动装置气路联接，同时在各个储能式运动装置的出气端增设防止压缩空气倒灌的单向阀，并设有用于检测空气储罐压力的压力传感器，通过压力传感器设定开启气路电磁阀的上限压力和关闭气路电磁阀的下限压力；低碳信用采集装置还设有与外部的低碳信用信息库连接的通讯模块，每次运动过程中或运动结束时，实时更新个人的低碳信用值。

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