CN106533259B - 一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法，该电路包括：压电陶瓷电能产生单元，用于利用压电陶瓷片的形变产生电能，输出至整流单元；整流单元，用于对该压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；稳压充电单元，对整流单元输出的电能进行稳压，并对蓄电池进行充电；以及蓄电池，本发明可实现手表自发电的目的，延长手表的待机时间。

Description

一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法
技术领域
本发明涉及一种手表自发电电路及方法，特别是涉及一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法。
背景技术
传统的电子手表需要定期更换电池，且更换方式较为麻烦，往往需要到专门的维修店更换，使用不够方便。
随着电子科技的不断发展，以及人们对新事物和实用性功能的追求，智能手表和智能手环等一类的智能便携式电子产品越来越流行。由于电子科技的发展，手表功能不仅可以用来查看时间和日期，还可以被赋予包括计步功能、人体健康监测功能、通讯功能等。
然而，智能手表因为体积较小、内部空间有限，自带的电池容量较小，所以智能手表的续航能力差和需要频繁充电，远不能满足人们的要求。若把智能手表定位为运动型的智能手表，续航能力短和需频繁充电的缺点将给运动爱好者带来很大的不便。特别是在野外生存等环境中，缺少充电设备，智能手表等不到及时的充电，无法发挥其实用功能的优势。因此，实有必要提出一种手表的自发电技术，以解决上述问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法，以通过将压电陶瓷片设置于手表中，在佩戴者走路或者运动时，利用压电陶瓷片形变产生电压和电流，并将其存储于微型蓄电池中，以提供手表电能，实现手表自发电的目的，延长手表的待机时间。
为达上述目的，本发明提出一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，包括：
压电陶瓷电能产生单元，用于利用压电陶瓷片的形变产生电能，输出至整流单元；
整流单元，用于对该压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；
稳压充电单元，对整流单元输出的电能进行稳压，并对蓄电池进行充电；
蓄电池。
进一步地，该电路还包括电荷储存单元，连接于该整流单元与稳压充电单元之间，用于将该整流单元输出的高压直流电的电荷进行储存。
进一步地，该电荷储存单元利用耐高压的超级电容将该整流单元输出的电荷存储。
进一步地，该压电陶瓷电能产生单元包括两个可形变装置以及压电陶瓷片，每个可形变装置分别通过一滚动装置连接该压电陶瓷片。
进一步地，该压电陶瓷电能产生单元包括四个可形变装置以及压电陶瓷片，每两个可形变装置分别设于该压电陶瓷片的两侧，每两个可形变装置之间连接一滚动装置。
进一步地，每个可形变装置采用弹簧结构，包括一个或多个弹簧，该滚动装置为小球。
进一步地，该压电陶瓷电能产生单元表面采用绝缘体。
为达到上述目的，本发明还提供一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法，包括如下步骤：
步骤一，利用压电陶瓷片的形变产生电能，并输出至整流单元；
步骤二，利用整流单元对压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；
步骤三，利用稳压充电单元对该整流单元的输出进行稳压，并对蓄电池进行充电。
进一步地，于步骤二之后，还包括如下步骤：
利用电荷储存单元将整流单元输出的高压直流电进行储存后再送入该稳压充电单元。
进一步地，该电荷储存单元利用耐高压的超级电容将该整流单元输出的电荷存储。
与现有技术相比，本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法通过将压电陶瓷片设置于手表中，使得佩戴者在走路或者运动时，利用压电陶瓷片产生电压和电流，并将其存储于微型蓄电池中，以提供手表电能，实现手表自发电的目的，延长手表的待机时间。
附图说明
图1为本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路的电路结构图；
图2为本发明一较佳实施例中压电陶瓷电能产生单元的结构示意图；
图3为本发明另一较佳实施例中压电陶瓷电能产生单元的结构示意图；
图4为本发明具体实施例之手表自发电电路的结构示意图；
图5为本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路的电路结构图。如图1所示，本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，设置于手表中，包括：压电陶瓷电能产生单元101、整流单元102、电荷储存单元103、稳压充电单元103以及蓄电池104。
其中，压电陶瓷电能产生单元101，用于利用压电陶瓷片的形变产生电能，输出至整流单元102；整流单元102，连接于压电陶瓷电能产生单元101，用于对压电陶瓷电能产生单元101输出的交流电进行整流，转换为直流电；电荷储存单元103，用于将整流单元102输出的高压直流电进行储存，在本发明具体实施例中，由于整流单元102输出的电压很高，所以电荷储存单元103先利用耐高压的超级电容将电荷存储起来；稳压充电单元103，连接电荷储存单元103，用于将电荷储存单元103储存的电能对蓄电池104进行充电，在本发明中，蓄电池104采用微型蓄电池。
对于压电陶瓷，只有当压电陶瓷发生形变时，它的表面才会出现等量的正负电荷。因此，压电陶瓷电能产生单元101通过手表的运动使压电陶瓷产生形变以产生电能。图2为本发明一较佳实施例中压电陶瓷电能产生单元的结构示意图。在该实施例中，压电陶瓷电能产生单元包括压电陶瓷片与两个可形变装置(本实施例中采用弹簧)，将压电陶瓷片置于两个弹簧中间，弹簧末端连接着一个滚动装置(本实施例中采用小球)，当手表在垂直于压电陶瓷片方向有分运动时，小球就会挤压压电陶瓷片，从而产生电能。不过，在该实施例中，当手表在平行于压电陶瓷片方向运动时，则没有电能的产生。基于此，本发明于另一较佳实施例中对小球的位置进行改善。这里需说明的是，在本实施例中，压电陶瓷片的两侧各设置了一个弹簧，但应当知道，弹簧的个数不以此为限。
图3为本发明另一较佳实施例中压电陶瓷电能产生单元的结构示意图。在该实施例中，压电陶瓷电能产生单元包括压电陶瓷片以及四个可形变装置(本实施例中采用弹簧)，每两个弹簧分设于压电陶瓷片的两侧，每两个弹簧之间连接一小球(本实施例中采用小球)，通过该结构的压电陶瓷电能产生单元，手表置无论在那个方向运动，都会使压电陶瓷片产生形变。这里需说明的是，在本实施例中，压电陶瓷片的两侧分别连接两个弹簧，且两个弹簧之间连接一小球，但应当知道，弹簧的个数不以此为限。
图4为本发明具体实施例之手表自发电电路的结构示意图。在本发明具体实施例中，压电陶瓷电能产生单元将弹簧和小球作为导体，其表面使用绝缘体，这样弹簧就可以直接将电能导出，然后连接至电路中。
图5为本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法的步骤流程图。如图5所示，本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法，包括如下步骤：
步骤501，利用压电陶瓷片的形变产生电能，并输出至整流单元；
步骤502，利用对压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；
步骤503，利用电荷储存单元将整流单元输出的高压直流电进行储存，在本发明具体实施例中，由于整流单元输出的电压很高，所以通过电荷储存单元利用耐高压的超级电容将整流单元输出的电荷先存储起来；
步骤504，利用稳压充电单元将电荷储存单元储存的电能对蓄电池进行充电，在本发明中，蓄电池采用微型蓄电池。
综上所述，本发明一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路及方法通过将压电陶瓷片设置于手表中，使得佩戴者在走路或者运动时，利用压电陶瓷片产生电压和电流，并将其存储于微型蓄电池中，以提供手表电能，实现手表自发电的目的，延长手表的待机时间。
任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (8)

1.一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，包括：
压电陶瓷电能产生单元，用于利用压电陶瓷片的形变产生电能，输出至整流单元,该压电陶瓷电能产生单元包括两个弹簧以及压电陶瓷片，每个弹簧分别通过一滚动装置连接该压电陶瓷片，以使该压电陶瓷片发生形变以产生电能，或者该压电陶瓷电能产生单元包括四个弹簧以及压电陶瓷片，每两个弹簧之间连接一滚动装置后分别设于该压电陶瓷片的两侧，以使该压电陶瓷片发生形变以产生电能；
整流单元，用于对该压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；
稳压充电单元，对该整流单元输出的电能进行稳压，并对蓄电池进行充电；以及
蓄电池。
2.如权利要求1所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，其特征在于：该电路还包括电荷储存单元，连接于该整流单元与稳压充电单元之间，用于将该整流单元输出的高压直流电的电荷进行储存。
3.如权利要求2所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，其特征在于：该电荷储存单元利用耐高压的超级电容将该整流单元输出的电荷存储。
4.如权利要求2所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，其特征在于：该滚动装置为小球。
5.如权利要求4所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电电路，其特征在于：该压电陶瓷电能产生单元表面采用绝缘体。
6.一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法，包括如下步骤：
步骤一，利用压电陶瓷片的形变产生电能，并输出至整流单元,该压电陶瓷电能产生单元包括两个弹簧以及压电陶瓷片，每个弹簧分别通过一滚动装置连接该压电陶瓷片，以使该压电陶瓷片发生形变以产生电能，或者该压电陶瓷电能产生单元包括四个弹簧以及压电陶瓷片，每两个弹簧之间连接一滚动装置后分别设于该压电陶瓷片的两侧，以使该压电陶瓷片发生形变以产生电能；
步骤二，利用整流单元对压电陶瓷电能产生单元输出的交流电进行整流，转换为直流电；
步骤三，利用稳压充电单元对该整流单元的输出进行稳压，并对蓄电池进行充电。
7.如权利要求6所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法，其特征在于，于步骤二之后，还包括如下步骤：
利用电荷储存单元将整流单元输出的高压直流电进行储存后再送入该稳压充电单元。
8.如权利要求7所述的一种基于压电陶瓷片的手表自发电方法，其特征在于:该电荷储存单元利用耐高压的超级电容将该整流单元输出的电荷存储。
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