CN107592030A - 一种利用波浪能的压电发电装置 - Google Patents

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宿刚
丛令梅
方黎阳
余德帅
金旭
张艳梅
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Abstract

一种利用波浪能的压电发电装置，由电能收集模块和电量存储模块组成，所述电能收集模块的主体为至少两个海上浮漂，在所述海上浮漂之间相接有至少一块带有压电片的金属板，所述的压电片相连于电荷收集模块，并由该电荷收集模块4连接所述的电量存储模块；所述的海上浮漂上面固定有连接柱，至少两块分别带有压电片的金属板分别通过两各自端部相接在两个海上浮漂的连接柱上；所述的电荷收集模块至少由整流电路和变压电路组成；所述的电量存储模块至少包括大容量电容器或锂电池；它具有结构简单、易于维护，可以满足海洋测量装置供电需求等特点。

Description

一种利用波浪能的压电发电装置
技术领域
本发明涉及的是一种利用波浪能的压电发电装置，特别是对于海洋的探测装置起到供电作用的小型压电发电装置，属于压电发电技术领域。
背景技术
随着海洋资源的探测与开发，海洋水文和环境监测的传感器使用越来越广泛，但这些传感器主要使用传统电池供电，存在定期更换和充电困难等问题。波浪能是全天候的能量来源，与常见的绿色能源太阳能比较，它不受光照等因素影响；为此现有技术中出现多种利用波浪能开发的带动螺旋桨转动发电装置，这些利用波浪能进行发电的装置避免不了齿轮和轴承等部件，虽然功率较大但是易损耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、易于维护，可以满足海洋测量装置供电需求的利用波浪能的压电发电装置。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种利用波浪能的压电发电装置，由电能收集模块和电量存储模块组成，所述电能收集模块的主体为至少两个海上浮漂，在所述海上浮漂之间相接有至少一块带有压电片的金属板，所述的压电片相连于电荷收集模块，并由该电荷收集模块4连接所述的电量存储模块。
作为优选：所述的海上浮漂上面固定有连接柱，至少两块分别带有压电片的金属板分别通过两各自端部相接在两个海上浮漂的连接柱上；所述的电荷收集模块至少由整流电路和变压电路组成；所述的电量存储模块至少包括大容量电容器或锂电池。
作为优选：所述的压电片采用锆钛酸铅(PZT5)型压电陶瓷并被封装在金属板内，多个压电片并联连接于可将压电片形变后产生的电流整流并变压至5V的电荷收集模块，再存储到电量存储模块中；所述的电量存储模块还相接有一对外供电模块，该对外供电模块至少包括稳压和DC-DC升压电路，并将电压升至负载额定电压。
作为优选：所述的对外供电模块相接有一由功耗低MSP430单片机搭载若干传感器组成的测量模块，所述的若干传感器中至少包括用于测量海洋水温的温度传感器。
本发明具有结构简单、易于维护，可以满足海洋测量装置供电需求等特点。
附图说明
图1是本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种利用波浪能的压电发电装置，由电能收集模块和电量存储模块组成，所述电能收集模块的主体为至少两个海上浮漂1，在所述海上浮漂1之间相接有至少一块带有压电片2的金属板3，所述的压电片2相连于电荷收集模块4，并由该电荷收集模块4连接所述的电量存储模块5。
图中所示，所述的海上浮漂1上面固定有连接柱6，至少两块分别带有压电片2的金属板3分别通过两各自端部相接在两个海上浮漂1的连接柱6上；所述的电荷收集模块4至少由整流电路和变压电路组成；所述的电量存储模块5至少包括大容量电容器或锂电池。
本发明所述的压电片2采用锆钛酸铅(PZT5)型压电陶瓷并被封装在金属板3内，多个压电片2并联连接于可将压电片2形变后产生的电流整流并变压至5V的电荷收集模块4，再存储到电量存储模块5中；所述的电量存储模块5还相接有一对外供电模块7，该对外供电模块7至少包括稳压和DC-DC升压电路，并将电压升至负载额定电压。
本发明所述的对外供电模块7相接有一由功耗低MSP430单片机搭载若干传感器组成的测量模块8，所述的若干传感器中至少包括用于测量海洋水温的温度传感器。
本发明同时给出了一种海上低功耗监测点的实施方案；测量模块由低功耗MSP430单片机与传感器组成。一般数据采集是周期性进行的，相邻两次采集有一定时间间隔，MSP430单片机可以转入低功耗模式。
本发明所述的压电发电装置无轴承和齿轮等摩擦损耗的部件，它利用压电材料的正压电效应将波浪能、风能等形式的机械振动能转化为电能，经过整流、存储、供电等环节，应用于生产、生活。单个压电发电单元一般可输出电压5～20伏，电流为毫安级，功率达到几十毫瓦级，通过采用多个元件并联方法，能满足低耗能传感器等电子产品的供能需。
实施例：本发明所述的整个装置由电能收集、存储、测量三个模块组成，其中收集装置模块主体是两个海上浮漂，两者之间由两块粘贴一起的金属板连接。浮漂随波浪起伏相对运动时带动金属板和封装在其中压电片形变。压电片形变后产生的电流流入存储模块，存储模块主要作用是将电流整流后储存在电容器和锂电池中，然后对测量模块（由功耗低MSP430单片机搭载若干传感器组成）供电。

Claims (4)

1.一种利用波浪能的压电发电装置，由电能收集模块和电量存储模块组成，其特征在于所述电能收集模块的主体为至少两个海上浮漂（1），在所述海上浮漂（1）之间相接有至少一块带有压电片（2）的金属板（3），所述的压电片（2）相连于电荷收集模块（4），并由该电荷收集模块（4）连接所述的电量存储模块（5）。
2.根据权利要求1所述的利用波浪能的压电发电装置，其特征在于所述的海上浮漂（1）上面固定有连接柱（6），至少两块分别带有压电片（2）的金属板（3）分别通过两各自端部相接在两个海上浮漂（1）的连接柱（6）上；所述的电荷收集模块（4）至少由整流电路和变压电路组成；所述的电量存储模块（5）至少包括大容量电容器或锂电池。
3.根据权利要求1或2所述的利用波浪能的压电发电装置，其特征在于所述的压电片（2）采用锆钛酸铅(PZT5)型压电陶瓷并被封装在金属板（3）内，多个压电片（2）并联连接于可将压电片（2）形变后产生的电流整流并变压至5V的电荷收集模块（4），再存储到电量存储模块（5）中；所述的电量存储模块（5）还相接有一对外供电模块（7），该对外供电模块（7）至少包括稳压和DC-DC升压电路，并将电压升至负载额定电压。
4.根据权利要求3所述的利用波浪能的压电发电装置，其特征在于所述的对外供电模块（7）相接有一由功耗低MSP430单片机搭载若干传感器组成的测量模块（8），所述的若干传感器中至少包括用于测量海洋水温的温度传感器。
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