CN107645251A - 一种用于广场的自发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于广场的自发电系统，包括发电装置模块、能量转换模块、能量存储模块、控制器模块和灯光及音频输出模块；能量转换模块包括整流滤波电路和直流升压电路，整流滤波电路包括AC‑DC级单元、限压电路、DC‑DC级单元和脉冲电压电路；发电装置模块、AC‑DC级单元、限压电路、DC‑DC级单元、直流升压电路、能量存储模块、控制器模块、灯光及音频输出模块依次顺序连接，脉冲电压电路和发电装置模块、DC‑DC级单元分别连接。本发明将广场上的健身人群所产生的机械能转化为电能，从而实现了自主供电，节能环保，结构简单且方便实用。

Description

一种用于广场的自发电系统

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别是一种用于广场的自发电系统。

背景技术

进入 21 世纪后，人类社会高速发展，同时却带来了众多的能源和环境问题。在有限的可利用能源和环境保护的双重制约面前，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑划。能源和环境问题越来越突出，主要表现在传统能源的不断减少及其对环境造成的危害日益突出。为了解决能源危机，全世界都把目光投向了新能源，人们希望新能源能够缓解目前紧张的能源供应。因此，环境中的微乳能量也称为了人们的关注焦点，人们希望将环境中的振动能、潮汐能、电磁能、太阳能加以收集，通过技术处理后能够给低功耗的器件利用。

随着社会的发展，传统化石燃料日渐枯竭，环境问题越来越突出。为了减少环境污染， 寻找可替代的清洁能源，科学家们提出了各种能量转换方案，如：太阳能发电，潮汐发电，风能及核能等。随着科学技术的进步，无线传感器技术已经渗透到我们生活的各个方面。无线通信已经逐步发展到能为人和物之间即时通信的物联网，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人们生活和生产的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们使用的化学电池为无线传感器节点供电是有着先天的不足，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。

尽管化学能电池因其方便的特点而被广泛应用，但是其有着自身的局限性。化学能电池供电这种方式一直工作可靠，但传感器网络的可用寿命取决于电池的可用寿命。这些电池一般能持续工作 3 ～ 5 年时间，在每个传感器节点中，都属于昂贵的组件。在有一些应用中难以更换电池，而且更换电池费用高昂。因此，人们希望能实现传感器的自供电，将自供电系统用在传感器网络系统中，可取代电池或延长电池的使用寿命。

能源供应问题伴随着世界人口增长成了全球性的共同问题。而在中国，面对社会老龄化现象的日益严重和国民身体素质持续降低的问题，全民现都在健身，现有的广场地面多为石块地面，而其照明采用的是地灯，这便需要浪费电量为其供电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种用于广场的自发电系统，本发明将广场上的健身人群所产生的机械能转化为电能，从而实现了自主供电，节能环保，结构简单且方便实用。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种用于广场的自发电系统，包括发电装置模块、能量转换模块、能量存储模块、控制器模块和灯光及音频输出模块；能量转换模块包括整流滤波电路和直流升压电路，整流滤波电路包括AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元和脉冲电压电路；其中，

发电装置模块、AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元、直流升压电路、能量存储模块、控制器模块、灯光及音频输出模块依次顺序连接，脉冲电压电路和发电装置模块、DC-DC级单元分别连接。

作为本发明所述的一种用于广场的自发电系统进一步优化方案，发电装置模块为悬臂梁式压电振子，压电振子采用压电双晶梁结构。

作为本发明所述的一种用于广场的自发电系统进一步优化方案，灯光及音频输出模块包括无源蜂鸣器和彩色LED灯。

作为本发明所述的一种用于广场的自发电系统进一步优化方案，直流升压电路包括电感、第一电容、第二电容、稳压管、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和二极管，其中，第一三极管的基极与第一电阻的一端、稳压管的阳极、第一电容的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第一三极管的发射极与电源、电感的一端分别连接，电感的另一端与第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，稳压管的阴极与第二电容的一端、二极管的负极分别连接，第二电容的另一端与地连接，二极管的正极与第一电容的另一端连接，第二三极管的发射极接地。

作为本发明所述的一种用于广场的自发电系统进一步优化方案，第一三极管为PNP三极管。

作为本发明所述的一种用于广场的自发电系统进一步优化方案，第二三极管为NPN三极管。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明采集广场上健身人群对于压电材料制地板踩踏所产生的机械能，利用压电效应将其转化为电能，并通过能量收集装置储存起来，为控制模块供电进而驱动照明装置及音乐播放装置；

（2）本发明将广场上的健身人群所产生的机械能转化为电能，从而实现了自主供电，节能环保，结构简单且方便实用。

附图说明

图1是本发明系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种用于广场的自发电系统，包括发电装置模块、能量转换模块、能量存储模块、控制器模块和灯光及音频输出模块；能量转换模块包括整流滤波电路和直流升压电路，整流滤波电路包括AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元和脉冲电压电路；其中，

发电装置模块、AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元、直流升压电路、能量存储模块、控制器模块、灯光及音频输出模块依次顺序连接，脉冲电压电路和发电装置模块、DC-DC级单元分别连接。

发电装置模块，用在压力作用下产生振动，由于压电效应，这种振动的能量被转化为频率不同的交流电压；

AC-DC级单元，包括若干个级联的第一充电单元，用于将交流电压转换为直流电压；

脉冲电压电路，用于产生同频的两相不交叠的第一脉冲电压和第二脉冲电压；

限压电路，用于将AC-DC级单元输出的直流电压限定在预设电压值以下；

DC-DC级单元，包括若干级连的第二充电单元，用于在第一脉冲电压和第二脉冲电压的控制下，将经限压电路输出的直流电压逐级放大，输出放大后的直流电压至直流升压电路；

直流升压电路，用于将放大后的直流电压整流升压；

能量存储模块，用于存储电压，供应给控制器模块使其工作；

控制器模块，用来控制灯光及音频输出模块播放音乐和灯光。

发电装置模块为悬臂梁式压电振子，压电振子采用压电双晶梁结构。

灯光及音频输出模块包括无源蜂鸣器和彩色LED灯。

直流升压电路包括电感、第一电容、第二电容、稳压管、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和二极管，其中，第一三极管的基极与第一电阻的一端、稳压管的阳极、第一电容的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第一三极管的发射极与电源、电感的一端分别连接，电感的另一端与第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，稳压管的阴极与第二电容的一端、二极管的负极分别连接，第二电容的另一端与地连接，二极管的正极与第一电容的另一端连接，第二三极管的发射极接地。第一三极管为PNP三极管，第二三极管为NPN三极管。

本发明将广场上的健身人群所产生的机械能转化为电能，从而实现了自主供电，节能环保，结构简单且方便实用。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于广场的自发电系统，其特征在于，包括发电装置模块、能量转换模块、能量存储模块、控制器模块和灯光及音频输出模块；能量转换模块包括整流滤波电路和直流升压电路，整流滤波电路包括AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元和脉冲电压电路；其中，

发电装置模块、AC-DC级单元、限压电路、DC-DC级单元、直流升压电路、能量存储模块、控制器模块、灯光及音频输出模块依次顺序连接，脉冲电压电路和发电装置模块、DC-DC级单元分别连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于广场的自发电系统，其特征在于，发电装置模块为悬臂梁式压电振子，压电振子采用压电双晶梁结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于广场的自发电系统，其特征在于，灯光及音频输出模块包括无源蜂鸣器和彩色LED灯。

4.根据权利要求1所述的一种用于广场的自发电系统，其特征在于，直流升压电路包括电感、第一电容、第二电容、稳压管、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管和二极管，其中，第一三极管的基极与第一电阻的一端、稳压管的阳极、第一电容的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第一三极管的发射极与电源、电感的一端分别连接，电感的另一端与第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一三极管的集电极连接，稳压管的阴极与第二电容的一端、二极管的负极分别连接，第二电容的另一端与地连接，二极管的正极与第一电容的另一端连接，第二三极管的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的一种用于广场的自发电系统，其特征在于，第一三极管为PNP三极管。

6.根据权利要求4所述的一种用于广场的自发电系统，其特征在于，第二三极管为NPN三极管。