CN106160132B - 一种基于人体能量采集的无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人体能量采集的无线充电装置，其特征在于：包括人体动能采集装置、人体热能采集装置、电源管理模块和无线充电装置；所述人体动能采集装置包括设置于鞋底的压电发电装置和手臂上的电磁振动发电装置；所述人体热能采集装置包括温差发电组件和微小信号放大电路；所述无线充电装置包括频率产生模块、前置放大模块和电磁收发模块；所述人体动能采集装置和人体热能采集装置分别连接电源管理模块；所述电源管理模块连接无线充电装置。本发明可以提供大量的电能，属于无污染发电，对环境没有影响，节约能源，可重复利用，同时进行无线充电。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电装置，尤其是一种基于人体能量采集的无线充电装置。
背景技术
为了保证基本的续航能力，目前几乎所有的智能产品里，电池都占据了极大的空间，因此便携性与可穿戴性不好，同时为了减少体积和减轻重量，性能的提高也受到了极大程度的制约。无线充电技术对于智能产品的使用变得尤为重要。
在人们的生命进程中，人体能源有1/3被白白浪费掉了。人体约50%的能量以热能形式散耗，一个质量为50kg的人，一昼夜可以消耗热量10425kJ，这份热量足以将50kg的水从0℃加热到50℃；人坐着阅读一篇文章散失的热量约为100W；同时人们对外界做功要消耗大量的能量，如果将这些能量利用起来，就能够节省许多资源。现在电子设备所使用的是化学电池和充电电池，可能带来环境污染。如果通过采集人体能量转化为电能，对智能产品进行无线供电，就不仅节省能量，方便及时供电，同时采用无污染发电方式，对环境没有影响，属于可再生资源。同时在每天人体会做大量的功，将人体的动能转化为电能，将会产生很多的电能。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于人体能量采集，利用压电发电和温差发电的方式进行人体能量采集，从而进行无线充电的装置。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，包括人体动能采集装置、人体热能采集装置、电源管理模块和无线充电装置；所述人体动能采集装置包括设置于鞋底的压电发电装置和手臂上的电磁振动发电装置；所述人体热能采集装置包括温差发电组件和微小信号放大电路；所述无线充电装置包括频率产生模块、前置放大模块和电磁收发模块；所述人体动能采集装置和人体热能采集装置分别连接电源管理模块；所述电源管理模块连接无线充电装置。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述电磁振动发电装置包括主体，所述主体空腔内有导磁材料制作的左磁轭和右磁轭，以及线圈支架、底座、线圈和振子，所述振子由永磁体，上衔铁和下衔铁，以及上缓冲垫和下缓冲垫粘合组成；所述左磁轭和右磁轭上各有一段凹凸等宽的方齿，左磁轭和右磁轭的方齿错位一个齿宽，永磁体为圆柱体，上下各有一块圆柱体衔铁，衔铁外侧分别沾接着上缓冲垫和下缓冲垫，振子固定于左磁轭和右磁轭上，线圈支架设置于主体空腔的上段，线圈设置于两个线圈支架之间，固定于左磁轭和右磁轭上。
以上结构中，电磁振动发电装置的工作原理：当该装置轴向运动时，磁轭与振子发生相对运动，感应线圈上的磁通大小和方向不断变化，线圈产生感应电压，即达到发电的效果，用导线将电流传输出来，就可以供电。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述压电发电装置包括支架、基底和压电双晶片，支架安装于基底两端，支架上设置有K个压电双晶片，压电双晶片与基底之间有空隙，空隙内设置有弹簧，压电双晶片之间设有弹簧，压电双晶片上端有盖板，盖板上有冲击板，压电双晶片上有导线连接。
以上结构中，压电发电装置的工作原理：将力作用于盖板上，盖板带动冲击板向下运动，作用于压电片上，产生电荷，用导线将电荷导出来，供应设备的电能。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述温差发电组件包括若干个温差发电单元，所述温差单元包括P型半导体粘片、N型半导体粘片和导线。
以上结构中，温差发电的原理：把一只P型半导体组件和一只N型半导体组件通过连接片连接起来，当接头处存在温差和热量的转移时，连接片中有电流产生。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述微小信号放大电路包括微小信号放大变压器、DC/DC转换器件和电容器。
以上结构，所述微小信号放大电路包括微小放大变压器、DC/DC转换器件和电容器；微小放大变压器包括缠绕在环形铁芯对应两边的线圈和并联的电容及电感，线圈两端分别连接DC/DC转换器件，转换器连接电容器。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述频率产生模块采用波形发生器；所述电磁发射模块为H桥电路，包括两个N沟道场效应管Q1、Q2，以及两个P沟道场效应管Q3、Q4，Q1和Q3连接，Q1和Q4连接，Q2和Q3连接，Q2和Q4连接，Q1和Q4之间还并联有电容C1，Q2和Q3之间并联有电路，所述电路由电阻R1和发射线圈串联组成。
以上磁发射模块的H桥电路，当频率信号为高电平时，N沟道导通，P沟道截止，Q1和Q2是导通的，Q3和Q4截止，电流从正极经过Q1、R1、发射线圈和Q2，当频率信号为低电平时，P沟道导通，N沟道截止，Q3和Q4是导通的,Q1和Q2是截止的，电流经过Q4、发射线圈、R1和Q3，发射电路就是这样通过监控发射频率的情况来进行磁场发射的。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述电源管理模块包括整流倍压电路、存储电路和控制系统；所述整流倍压电路连接各发电装置，用于将发电装置输出的低交流电压转化为高直流电压；所述存储电路连接整流倍压电路，用于存储发电装置输出的电能。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述控制系统包括检测模块、控制模块和执行模块；所述检测模块包括设置于存储电路的电量检测装置和无线充电装置中的电磁收发检测模块；所述控制模块为中央处理器。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，还包括控制系统的控制方法：电量检测装置将存储电量分别转化为电量数字信号，上传到控制模块，建立电量数据库，若电量存储满，停止发电输出；电磁收发检测模块检测到供电请求，将请求信号上传到控制模块，控制模块对电量数据库中的电量信息进行输出判断，判断电量是否满足充电要求，若电量超过最低输出值，控制模块向频率产生模块发送转化指令，频率产生模块将电能转化为电磁波，经过前置放大模块的放大，并通过电磁收发模块进行电磁波传输；在充电中，若电量不足，向请求供电的设备发送电量不足的信息，停止充电，并在达到充电要求后提醒请求充电者进行充电。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用温差发电和压电发电方式，同时进行发电，利用人体浪费的热量和动能，产生大量的电能，进行无线供电，不仅节省能量，发电采用无污染发电方式，对环境没有影响，属于可再生资源，同时可以为电子设备进行无线充电，解决电子设备的续航问题。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置的结构示意图。
图2是本发明电磁振动发电装置的结构示意图。
图2中标记：10为线圈支架，20为线圈，30为上缓冲垫，40为永磁铁，50为下缓冲垫，60为右磁轭，70为底座，80为左磁轭，90为下衔铁，100为上衔铁。
图3是本发明中压电发电装置的结构示意图。
图3中标记：1为冲击板，2为盖板，3为导线，4为支架，5为压电双晶片，6为基底，7为弹簧。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 ，本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，包括人体动能采集装置、人体热能采集装置、电源管理模块和无线充电装置；所述人体动能采集装置包括设置于鞋底的压电发电装置和手臂上的电磁振动发电装置；所述人体热能采集装置包括温差发电组件和微小信号放大电路；所述无线充电装置包括频率产生模块、前置放大模块和电磁收发模块；所述人体动能采集装置和人体热能采集装置分别连接电源管理模块；所述电源管理模块连接无线充电装置。
如图2，本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述电磁振动发电装置包括主体，所述主体空腔内有导磁材料制作的左磁轭80和右磁轭60，以及线圈支架10、底座70、漆包线圈20和振子，所述振子由永磁体40，上衔铁100和下衔铁90，以及上缓冲垫30和下缓冲垫50粘合组成；所述左磁轭80和右磁轭60上各有一段凹凸等宽的方齿，左磁轭80和右磁轭60的方齿错位一个齿宽，永磁体40为圆柱体，上下各有一块圆柱体衔铁，衔铁外侧分别沾接着上缓冲垫30和下缓冲垫50，振子固定于左磁轭80和右磁轭60上，线圈支架10设置于主体空腔的上段，漆包线圈20设置于两个线圈支架10之间，固定于左磁轭80和右磁轭60上。
如图3，本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述压电发电装置包括支架4、基底6和压电双晶片5，支架4安装于基底6两端，支架4上设置有K个压电双晶片5，压电双晶片5与基底6之间有空隙，空隙内设置有弹簧7，压电双晶片5之间设有弹簧7，压电双晶片5上端有盖板2，盖板2上有冲击板1，压电双晶片5上有导线3连接。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述温差发电组件包括若干个温差发电单元，所述温差单元包括P型半导体粘片、N型半导体粘片和导线。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述微小信号放大电路包括微小信号放大变压器、DC/DC转换器件和电容器。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述频率产生模块采用波形发生器；所述电磁发射模块为H桥电路，包括两个N沟道场效应管Q1、Q2，以及两个P沟道场效应管Q3、Q4，Q1和Q3连接，Q1和Q4连接，Q2和Q3连接，Q2和Q4连接，Q1和Q4之间还并联有电容C1，Q2和Q3之间并联有电路，所述电路由电阻R1和发射线圈串联组成。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述电源管理模块包括整流倍压电路、存储电路和控制系统；所述整流倍压电路连接各发电装置，用于将发电装置输出的低交流电压转化为高直流电压；所述存储电路连接整流倍压电路，用于存储发电装置输出的电能。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，所述控制系统包括检测模块、控制模块和执行模块；所述检测模块包括设置于存储电路的电量检测装置和无线充电装置中的电磁收发检测模块；所述控制模块为中央处理器。
本发明一种基于人体能量采集的无线充电装置，还包括控制系统的控制方法：电量检测装置将存储电量分别转化为电量数字信号，上传到控制模块，建立电量数据库，若电量存储满，停止发电输出；电磁收发检测模块检测到供电请求，将请求信号上传到控制模块，控制模块对电量数据库中的电量信息进行输出判断，判断电量是否满足充电要求，若电量超过最低输出值，控制模块向频率产生模块发送转化指令，频率产生模块将电能转化为电磁波，经过前置放大模块的放大，并通过电磁收发模块进行电磁波传输；在充电中，若电量不足，向请求供电的设备发送电量不足的信息，停止充电，并在达到充电要求后提醒请求充电者进行充电。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (4)
1.一种基于人体能量采集的无线充电装置，其特征在于：包括人体动能采集装置、人体热能采集装置、电源管理模块和无线充电装置；
所述人体动能采集装置包括设置于鞋底的压电发电装置和手臂上的电磁振动发电装置；所述人体热能采集装置包括温差发电组件和微小信号放大电路；所述微小信号放大电路包括微小信号放大变压器、DC/DC转换器件和电容器；微小放大变压器包括缠绕在环形铁芯对应两边的线圈和并联的电容及电感，线圈两端分别连接DC/DC转换器件，转换器件连接电容器；
所述无线充电装置包括频率产生模块、前置放大模块和电磁收发模块；所述人体动能采集装置和人体热能采集装置分别连接电源管理模块；所述电源管理模块连接无线充电装置；所述频率产生模块采用波形发生器；所述电磁收发模块为H桥电路，包括两个N沟道场效应管Q1、Q2，以及两个P沟道场效应管Q3、Q4，Q1和Q3连接，Q1和Q4连接，Q2和Q3连接，Q2和Q4连接，Q1和Q4之间还串联有电容C1，Q2和Q3之间串联有电路，所述电路由电阻R1和发射线圈串联组成；所述电源管理模块包括整流倍压电路、存储电路和控制系统；所述控制系统包括检测模块、控制模块和执行模块；所述检测模块包括设置于存储电路的电量检测装置和无线充电装置中的电磁收发检测模块；所述控制模块为中央处理器；还包括控制系统的控制方法：电量检测装置将存储电量分别转化为电量数字信号，上传到控制模块，建立电量数据库，若电量存储满，停止发电输出；电磁收发检测模块检测到供电请求，将请求信号上传到控制模块，控制模块对电量数据库中的电量信息进行输出判断，判断电量是否满足充电要求，若电量超过最低输出值，控制模块向频率产生模块发送指令，频率产生模块产生稳定频率的方波，经过前置放大模块的放大，并通过电磁收发模块进行电磁波传输；在充电中，若电量不足，向请求供电的设备发送电量不足的信息，停止充电，并在达到充电要求后提醒请求充电者进行充电。
2.根据权利要求1所述的基于人体能量采集的无线充电装置，其特征在于：所述电磁振动发电装置包括主体，所述主体空腔内有导磁材料制作的左磁轭和右磁轭，以及线圈支架、底座、线圈和振子，所述振子由永磁体，上衔铁和下衔铁，以及上缓冲垫和下缓冲垫粘合组成；所述左磁轭和右磁轭上各有一段凹凸等宽的方齿，左磁轭和右磁轭的方齿错位一个齿宽，永磁体为圆柱体，上下各有一块圆柱体衔铁，衔铁外侧分别沾接着上缓冲垫和下缓冲垫，振子固定于左磁轭和右磁轭上，线圈支架设置于主体空腔的上段，线圈设置于两个线圈支架之间，固定于左磁轭和右磁轭上。
3.根据权利要求1所述的基于人体能量采集的无线充电装置，其特征在于：所述压电发电装置包括支架、基底和压电双晶片，支架安装于基底两端，支架上设置有K个压电双晶片，压电双晶片与基底之间有空隙，空隙内设置有弹簧，压电双晶片之间设有弹簧，压电双晶片上端有盖板，盖板上有冲击板，压电双晶片上有导线连接。
4.根据权利要求1所述的基于人体能量采集的无线充电装置，其特征在于：所述温差发电组件包括若干个温差发电单元，所述温差发电单元包括P型半导体粘片、N型半导体粘片和导线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191025 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |