CN107482951A - 一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统 - Google Patents

一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统 Download PDF

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杨星奎
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Abstract

一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统，包括保护壳，在保护壳内部安装有高磁性永磁铁和压电陶瓷，高磁性永磁铁和压电陶瓷粘在一起且压电陶瓷一端安装在保护壳上，压电陶瓷上设置有导线，保护壳通过固定夹固定到自行车后轮支架上且分布在自行车后轮两侧；自行车后轮条幅上设置有第二高磁性永磁铁，在第二高磁性永磁铁外侧通过平瑞螺钉镶嵌固定在外壳中；高磁性永磁铁与第二高磁性永磁铁之间产生电磁感应；第二高磁性永磁铁安装有两个，两个之间间隔180°；本发明减轻人的负担，提高人们出行的方便与效率。

Description

一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统
技术领域
本发明涉及压电陶瓷发电技术领域，特别涉及一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统。
背景技术
自行车是绿色、环保、健康的出行方式，越来越多人利用自行车进行骑行旅游、山地越野、体育锻炼，然而人们在长时间骑行过程中，要带电子设备，比如手机、数码相机等往往带要一个大而笨重的充电宝很不方便；人们在晚上骑行中由于没有照明设施，在行驶过程中很容易出现事故；或者照明灯不能进行长时间的供电，要频繁的更换电池，费时且麻烦。因此，需要一种绿色、环保、清洁、可持续的发电设备。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置及其系统，设计一种绿色、环保、清洁、可持续的自行车轻便式压电陶瓷发电装置，可以供人们的电子设备、夜间照明用电，减少了人们出行时担心手机、数码相机等电子设备供电不足的忧虑，为人们骑行、旅游提供方便。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置，包括保护壳1，在保护壳1内部安装有高磁性永磁铁2和压电陶瓷3，高磁性永磁铁2和压电陶瓷3粘在一起且压电陶瓷3一端安装在保护壳1上，压电陶瓷3上设置有导线4，通过导线4为压电陶瓷供电9供电，所述的保护壳1通过固定夹5固定到自行车后轮支架上且分布在自行车后轮两侧；
所述的自行车后轮条幅上设置有第二高磁性永磁铁6，在第二高磁性永磁铁6外侧通过平瑞螺钉8镶嵌固定在外壳7中；
所述的高磁性永磁铁2与第二高磁性永磁铁6之间产生电磁感应。
所述的第二高磁性永磁铁6安装有两个，两个之间间隔180°。
所述的压电陶瓷供电9产生交流12～30V电压，经过全桥整流10、滤波11、HT7550-1三端稳压器12、电源管理封装模块13后产生稳定的电流给锂电池14充电。
本发明还提供了一种自行车轻便式压电陶瓷发电系统，通过设置在自行车后轮两侧的高磁性永磁铁2和设置在自行车后轮条幅上设置有第二高磁性永磁铁6运动产生电磁感应，高磁性永磁铁2和压电陶瓷3粘在一起，从而使压电陶瓷3弯曲产生电压，压电陶瓷3有两片，两片压电陶瓷片并连在一起，在电压U的正半周期，第一二极管D1、第三二极管D3导通，第二二极管D2、第四二极管D4截止，电流由全桥滤波10上端经第一二极管D1由电容C1滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，经过HT7550-1三端稳压器12得到稳定的5V电压至电源管理封装模块1对锂电池14充电进行保护，通过第三二极管D3回到全桥滤波10下端；
同理，在U的负半周期，第一二极管D1、第三二极管D3截止，第二二极管D2、第四二极管D4导通，电流由全桥滤波10下端经第二二极管D2由电容C1滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，经过HT7550-1三端稳压器12得到稳定的5V电压，通过电源管理封装模块13得到对锂电池14充电进行保护，通过第四二极管D4回到全桥滤波10上端。
本发明的有益效果：
本发明专利的优点在于它是一种绿色、环保、清洁、可持续的发电设备，重量轻，占用空间小，安放在自行车上不需要携带，减轻人的负担，提高人们出行的方便与效率。
附图说明
图1为为压电陶瓷发电装置结构示意图。
图2为镶嵌永磁铁装置结构示意图。
图3为工作原理图。
图4为系统流程图。
图5为本发明电路图。
图6为CH4054封装模块电路图附图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1所示，保护壳1起到支撑和保护作用，内部安装高磁性永磁铁2、压电陶瓷3，高磁性永磁铁2与压电陶瓷3粘在一起，并且压电陶瓷3一端连接到保护壳1上，由导线4与压电陶瓷3连接，固定夹5固定到自行车后轮支架上，该压电陶瓷发电装置分布在自行车后轮两侧。
如图2所示，镶嵌永磁铁装置示意图，第二高磁性永磁铁6通过平瑞螺钉8镶嵌固定在外壳7中使其保证在高速旋转下不会飞出，外壳7固定在自行车后轮条幅上，分布两个安装，其相隔180度。
第二高磁性永磁铁6与自行车后轮两侧的高磁性永磁铁2以同极、异极安装，当自行车后轮旋转时第二高磁性永磁铁6旋转，经过永磁铁2时，由于同极，异极作用，使永磁铁2产生斥力和吸力，由于高磁性永磁铁2与压电陶瓷3粘在一起，所以压电陶瓷产生周期性的弯曲，产生一定电压的交流电。
如图3所示，工作原理图，压电陶瓷3产生交流电压经过整流后得到周期性直流电压，周期性直流电压经过滤波后得到波动较小的直流电压，然后经过稳压后得到可以给负载使用的安全电压，进行供电。
如图4所示，系统流程图，压电陶瓷供电9产生交流12～30V电压，经过全桥整流10、滤波11、HT7550-1三端稳压器12、CH4054电源管理芯片后产生稳定的4.2V(i≤500mA)的电流给锂电池14充电。锂电池14通过USB可以给手机等电子设备15充电，可以给照明灯16供电。
如图5所示，压电陶瓷3弯曲产生电压，两片压电陶瓷3并连在一起，在电压U的正半周期，第一二极管D1、第三二极管D3导通，第二二极管D2、第四二极管D4截止，电流由全桥滤波上端经第一二极管D1由电容C1滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑→HT7550-1三端稳压器12得到稳定的5V电压→电源管理封装模块13得到4.2V电压(i≤500mA)对锂电池充电进行保护→负载锂电池→第三二极管D3回到全桥滤波下端。
同理，在U的负半周期，第一二极管D1、第三二极管D3截止，第二二极管D2、第四二极管D4导通，电流由全桥滤波电路下端经第二二极管D2由电容C1滤波电路利用电容C1的充、放电作用，使输出电压趋于平滑→HT7550-1三端稳压器12得到稳定的5V电压→电源管理封装模块13得到4.2V电压(i≤500mA)对锂电池充电进行保护→负载锂电池→第四二极管D4回到全桥滤波上端。重复上述过程得到充足的电能。
如图6所示；电源管理封装模块13电路图，CH4054芯片集成功率晶体管，充电电流可以用外部电阻设定，最大持续充电电流可达500mA。CH4054包含一个漏极开路输出的状态指示端LED灯，用于指示正在充电或充电完成。充电时管脚CHRG输出低电平LED灯亮，表示充电正在进行。充电完成后，CHRG下拉电流变为20uA，LED灯灭，表示充电完成。
如果电池电压低于2.9V，CH4054用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过2.9V时，采用恒流模式对电池充电，充电电流由PROG管脚和GND之间的电阻RPROG确定。当电池电压接近4.2V电压时，充电电流逐渐减小，CH4054进入恒压充电模式。当电池电压降到再充电阈值4.1V以下时，CH4054自动开始新的充电。

Claims (4)

1.一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置，包括保护壳(1)，其特征在于，在保护壳(1)内部安装有高磁性永磁铁(2)和压电陶瓷(3)，高磁性永磁铁(2)和压电陶瓷(3)粘在一起且压电陶瓷(3)一端安装在保护壳(1)上，压电陶瓷(3)上设置有导线(4)，通过导线(4)为压电陶瓷供电(9)供电，所述的保护壳(1)通过固定夹(5)固定到自行车后轮支架上且分布在自行车后轮两侧；
所述的自行车后轮条幅上设置有第二高磁性永磁铁(6)，在第二高磁性永磁铁(6)外侧通过平瑞螺钉(8)镶嵌固定在外壳(7)中；
所述的高磁性永磁铁(2)与第二高磁性永磁铁(6)之间产生电磁感应。
2.根据权利要求1所述的一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述的第二高磁性永磁铁(6)安装有两个，两个之间间隔180°。
3.根据权利要求1所述的一种自行车轻便式压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述的压电陶瓷供电(9)产生交流12～30V电压，经过全桥整流(10)、滤波(11)、HT7550-1三端稳压器(12)、电源管理封装模块(13)后产生稳定的电流给锂电池(14)充电。
4.一种自行车轻便式压电陶瓷发电系统，其特征在于，通过设置在自行车后轮两侧的高磁性永磁铁(2)和设置在自行车后轮条幅上设置有第二高磁性永磁铁(6)运动产生电磁感应，高磁性永磁铁(2)和压电陶瓷(3)粘在一起，从而使压电陶瓷(3)弯曲产生电压，压电陶瓷(3)有两片，两片压电陶瓷片并连在一起，在电压U的正半周期，第一二极管(D1)、第三二极管(D3)导通，第二二极管(D2)、第四二极管(D4)截止，电流由全桥滤波(10)上端经第一二极管(D1)由电容(C1)滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，经过HT7550-1三端稳压器(12)得到稳定的5V电压至电源管理封装模块(13)对锂电池(14)充电进行保护，通过第三二极管(D3)回到全桥滤波(10)下端；
在U的负半周期，第一二极管(D1)、第三二极管(D3)截止，第二二极管(D2)、第四二极管(D4)导通，电流由全桥滤波(10)下端经第二二极管(D2)由电容(C1)滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑，经过HT7550-1三端稳压器(12)得到稳定的5V电压，通过电源管理封装模块(13)对锂电池(14)充电进行保护，通过第四二极管(D4)回到全桥滤波(10)上端。
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