CN107688287A - 一种便携式动能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式动能发电装置，包括圆形的壳体，所述壳体的正面设有表盘，所述壳体上设有罩住表盘的透光罩，所述壳体的底侧设有底盖，所述底盖的外侧设有震动传感器与压力传感器，所述壳体的侧面设有通讯端口，所述壳体的内部底侧设有微电子控制器，所述微电子控制器分别连接可充电电池与存储芯片，所述壳体的内部设有发电机与支撑架，所述支撑架上设有能够为发电机提供动力的机构，所述发电机通过变电组件连可接充电电源。本发明的有益效果是其采用动能自发电的结构，其能够有效的为电子产品不间断供电，尤其是智能穿戴设备，使现有的智能穿戴设备续航能力提高到原来的6‑8倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备领域，尤其涉及一种便携式动能发电装置。
背景技术
智能控制发展迅速的今天，智能穿戴设备已经深入人们的日常生活，其不但具有显示时间的基本功能，同时还兼备了健康监测、运动检测以及手机来点提醒的多种功能。
现有的智能穿戴设备均属于电子产品，通过控制元件实现功能，通过内设的充电电池为产品供电，但是由于电子产品的使用属于持续耗电的过程，需要经常性的充电，虽然现在的部分产品在设计时已经降低耗电速度，但智能穿戴设备的续航时间依然较短，据了解，现有手环的续航能力最长在一个月左右，在特殊情况下，比如野外作业、探险等活动，比较难于维持智能穿戴设备的长时间工作；
另外，在一些正式的交流场所，人们还是习惯于佩戴石英表或者机械表，但现有的石英表以及机械表均不据拥有人体的健康监测等功能，因此很难完整的监测人的健康状态以及运动状态，并且，现在有的机械表大部分都是自动上发条的结构，即佩戴过程中且在运动状态，能够实现自动上发条的目的，其中，是在机械表的发条盒处增加与发条盒大小相近的小摆轮，运动过程中小摆轮摆动自动上发条，但是，小摆轮的摆动范围有限，其直接影响发条的饱和程度，通常现有的品牌机械表中，大多数以佩戴6-10小时且在运动状态下才能使发条饱和，而夜间，没有动力情况下，发条很难蓄力，如果不及时提供动力，机械表将停止工作；
再次，在现有的监管场所中，如监狱、看守所等地，由于被关押或者被监控的人数众多，很难做到时时监控到个人，因此，容易出现打架或者自残行为，可能涉及人身安全的情况，导致监管成本大、难度高。
发明内容
结合现有技术中存在的问题，本发明提供一种便携式动能发电装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种便携式动能发电装置，包括圆形的壳体，所述壳体的正面设有表盘，所述壳体上设有罩住表盘的透光罩，所述壳体的底侧设有底盖，所述底盖的外侧设有震动传感器与压力传感器，所述壳体的侧面设有通讯端口，所述壳体的内部底侧设有微电子控制器，所述微电子控制器分别连接可充电电池与存储芯片，所述壳体的内部设有发电机与支撑架，所述发电机上设有传动齿轮，所述传动齿轮啮合连接固定在支撑架上的输入齿棒，所述输入齿棒的一侧设有发条，所述支撑架上设有摆轴，所述摆轴的内侧端部与所述发条传动连接，所述支撑架的中心处设有内啮式棘轮，所述内啮式棘轮安装在摆轴上，所述内啮式棘轮包括相互配合的内环与外环，所述内环固定在摆轴上，所述外环上固定设有摆杆，所述摆杆的端部设有弧形的摆锤，所述发电机通过变电组件连可接充电电源。
进一步的，所述支撑架上安装有蓄能轴，所述发条安装在蓄能轴上，所述蓄能轴上固定设有蓄能轮，所述蓄能轮与发条相固定。
进一步的，所述蓄能轮为包括轮毂和轮缘，所述轮缘的厚度为轮毂的两倍。
进一步的，所述微电子控制器包括控制模块，所述控制模块分别电连接脉搏信号处理模块、血压信号处理模块、无线通讯模块、定位导航模块、信息识别模块以及通讯端口，所述脉搏信号处理模块连接震动传感器，所述血压信号处理模块连接压力传感器。
进一步的，所述脉搏信号处理模块包括与震动传感器电连接的第一放大滤波电路及与控制模块电连接的第一A/D转换电路，所述第一放大滤波电路与第一A/D转换电路之间电连接；
所述血压信号处理模块包括与压力传感器电连接的第二放大滤波电路及与控制模块电连接的第二A/D转换电路，所述第二放大滤波电路与第二A/D转换电路之间电连接。
进一步的，所述壳体内设有相互依次连接的电磁波传感器、第三放大滤波电路、第三A/D转换电路，所述第三A/D转换电路电连接所述控制模块。
进一步的，所述表盘的的外表面上设有太阳能光板，所述太阳能光板通过太阳能控制器连接所述变电组件。
进一步的，所述壳体的内部还设有机械机芯，所述机械机芯上的指针轴穿过所述表盘的中心处并漏出表盘的外表面，所述表盘的外部的指针轴上设有指针，所述表盘上设有刻度。
进一步的，所述机械机芯的发条盒通过外啮棘轮与所述摆轴的端部啮合。
进一步的，所述壳体的内部还设有运动传感器与震动马达，所述运动传感器与震动马达均连接所述微电子控制器。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用动能自发电的结构以及太阳能供电，形成的双重发电结构，其能够有效的为电子产品不间断供电，尤其是智能穿戴设备，有效的提高了智能穿戴设备的持续续航能力，使现有的智能穿戴设备续航能力提高到原来的6-8倍以上；
2、本发明采用蓄能结构，不但能够保障自发电机构的稳定输出，同时能够提高结合在一个的机械机芯的饱和状态，提升机械表的维持运行的蓄能时长，保障机械表的精准度；
3、本发明的定位导航以及数据通讯的结合，能够有效、及时的将佩带着的健康信息实时传送至数据监控中心，能够及时避免意外发生的人身安全事故。
附图说明
图1是本发明实施例提供的便携式动能发电装置的内部侧视的部分结构示意图；
图2是本发明实施例提供的便携式动能发电装置的内部去除部分结构的示意图；
图3是本发明实施例提供的便携式动能发电装置中蓄能轮的剖视图；
图4是本发明实施例提供的便携式动能发电装置中微电子控制器的控制结构方框图。
图中：1、壳体；2、盖盘；3、透光罩；4、底盖；5、震动传感器；6、压力传感器；7、通讯端口；8、微电子控制器；801、控制模块；802、脉搏信号处理模块；8021、第一放大滤波电路；8022、第一A/D转换电路；803、血压信号处理模块；8031、第二放大滤波电路；8032、第二A/D转换电路；804、无线通讯模块；805、定位导航模块；806、信息识别模块；9、可充电电池；10、存储芯片；11、发电机；12、支撑架；13、传动齿轮；14、输入齿棒；15、发条；16、摆轴；17、内啮式棘轮；18、摆杆；19、摆锤；20、蓄能轴；21、蓄能轮；2101、轮毂；2102、轮缘；22、电磁波传感器；23、第三放大滤波电路；24、第三A/D转换电路；25、运动传感器；26、震动马达；27、太阳能光板；28、太阳能控制器；29、机械机芯；30、指针轴；31、指针；32、外啮棘轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，仅仅表示本发明的选定实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的便携式动能发电装置，包括圆形的壳体1，壳体1的正面设有盖盘2，壳体1上设有罩住盖盘2的透光罩3，壳体1的底侧设有底盖4，底盖4的外侧设有震动传感器5与压力传感器6，壳体1的侧面设有通讯端口7，结合图2所示，壳体1的内部底侧设有微电子控制器8，微电子控制器8分别连接可充电电池9与存储芯片10，壳体1的内部设有发电机11与支撑架12，发电机11上设有传动齿轮13，传动齿轮13啮合连接固定在支撑架12上的输入齿棒14，输入齿棒14的一侧设有发条15，支撑架12上设有摆轴16，摆轴16的内侧端部与发条15传动连接，支撑架12的中心处设有内啮式棘轮17，内啮式棘轮17安装在摆轴16上，内啮式棘轮17包括相互配合的内环与外环，内环固定在摆轴16上，外环上固定设有摆杆18，摆杆18的端部设有弧形的摆锤19，发电机11通过变电组件(未示出)连可接充电电源。
其中，支撑架12的部分结构可以是带有模块化工位的形式结构，如微电子控制器8、可充电电池9以及存储芯片10均可以嵌装在支撑架12上固定，变电组件为变压器以及逆变器，其主要是现有技术中对于电的转换结构。
本实施例中，支撑架12上安装有蓄能轴20，发条15安装在蓄能轴20上，蓄能轴20上固定设有蓄能轮21，蓄能轮21与发条15相固定，其中蓄能轴20根据摆轴16传动的动力带动蓄能轮21转动，蓄能轮21在其本身结构的作用下，在转动过程中将动能能量储存，并根据摆杆18的摆动不断蓄能，当摆杆18停止提供动能时，蓄能轮21持续对发条15释放动能，使发条15能够继续带动发电机11发电，延长发电机11工作时间，保证电能的持续输出，提高设备的续航能力。
具体的如图3所示，蓄能轮21为包括轮毂2101和轮缘2102，轮缘2102的厚度为轮毂2101的两倍，轮缘2102的厚度增大，其能够使机械能转化为动能的能力增强，确保动能的的输出功率不会因机械能的减小而瞬间降低。
其中参见图1，盖盘2的的外表面上设有太阳能光板27，太阳能光板27通过太阳能控制器28连接变电组件，太阳能光板27是将太阳能转化为电能的元件，其能够为可充电电池9提供电能，确保其续航时间。
另外，在本实施例中，壳体1的内部还设有机械机芯29，机械机芯29上的指针轴30穿过盖盘2的中心处并漏出盖盘2的外表面，盖盘2的外部的指针轴30上设有指针31，盖盘2上设有刻度(未示出)。
具体的，机械机芯29的发条盒通过外啮棘轮32与所述摆轴16的端部啮合，机械机芯29的发条盒通过摆轴16带动蓄力，由于摆杆18的摆动范围增大，为机械机芯29的发条盒提供的持续动力增强，能够快速使机械机芯29的发条盒蓄能饱和，保障机械机芯29的持续工作。
与此相应的，当摆杆18停止提供动能时，蓄能轮21释放动能，其不但能够带动发电机11工作，同时，动能能量还能通过摆轴16传递给机械机芯29，使机械机芯29持续工作一段时间。
其中，壳体1的内部还设有运动传感器25与震动马达26，运动传感器25与震动马达26均连接微电子控制器8，运动传感器25主要感应佩带着的运动状态并记录，震动马达26是在设备检测到佩带者出现特殊状态以及系统使其产生振动以提醒佩带者。
如图4所示，微电子控制器8包括控制模块801，控制模块801分别电连接脉搏信号处理模块802、血压信号处理模块803、无线通讯模块804、定位导航模块805、信息识别模块806以及通讯端口7，脉搏信号处理模块802连接震动传感器5，血压信号处理模块803连接压力传感器6。
定位导航模块805为与北斗导航系统相匹配的适配信号电路，同时，其兼并有扩展通讯电路，以能够扩展匹配其他的定位导航系统，如：GPS，或者采用uwb定位技术；信息识别模块806主要是识别佩戴者的个人信息，以及分别处理不同佩戴者的信息，保障信息的完整性和独一性；无线通讯模块804采用uwb通信技术；通讯端口7为信息传输的另一种方式。
其中，脉搏信号处理模块802包括与震动传感器5电连接的第一放大滤波电路8021及与控制模块801电连接的第一A/D转换电路8022，第一放大滤波电路8021与第一A/D转换电路8022之间电连接，震动传感器5紧贴于佩带着的上臂脉搏侧，因为此处上臂的脉搏搏动比较强烈，当壳体1背面压力发生变化，使得上臂血管受到不同程度的挤压，远端血管随着血管开合变化而出现的脉搏搏动变化，由于振动信号获取单元相对于NIBP测量能够获取更加微弱的信号，并且获取的是交流信号，因此不容易受到基线漂移的等低频的影响，震动传感器5检测到脉搏处的脉搏振荡信号后发送给第一放大滤波电路8021，第一放大滤波电路8021对该信号新进行滤波放大，便于数模转换处理的幅度及去除低频以及高频的干扰，通常选择0.5Hz-4Hz左右的信号认为是有用的脉搏振荡信号，并将滤波后的信号传递给第一A/D转换电路8022，经第一A/D转换电路8022数模转换，最终微电子控制器8进行信息处理、分析并存储至存储芯片10中。
血压信号处理模块803包括与压力传感器6电连接的第二放大滤波电路8031及与控制模块801电连接的第二A/D转换电路8032，第二放大滤波电路8031与第二A/D转换电路8032之间电连接，压力传感器6检测到佩带者的血管压力变化信号，将其转换为微弱电信号，第二放大滤波电路8031对该信号滤波放大，使该微弱电信号放大到便于处理的幅度及抑制部分噪声和干扰，保留低频的气压力信号，获得相对纯净的信号，通常选取0.5Hz以下的信号，第二A/D转换电路8032将处理后的电信号转换为数字信号，最终微电子控制器8进行信息处理、分析并存储至存储芯片10中。
具体的，壳体1内设有相互依次连接的电磁波传感器22、第三放大滤波电路23、第三A/D转换电路24，第三A/D转换电路24电连接控制模块801，用于在用户睡眠或不方便检测血压时进行检测，实现24小时无间断的监测用户血压状态；或者电磁波传感器22在压力传感器6进行测量的同时启动，将电磁波传感器22于压力传感器6检测出的血压值进行比较，可对压力传感器6检测出的血压值进行校准。
本发明的工作原理如下：
佩带者在佩戴过程中，不断运动，摆杆18随着运动而不断摆动，摆杆18的摆动过程带动摆轴16，摆轴16一方面为机械机芯29提供动力，使机械机芯29蓄能持续工作，另一方面为发电机11提供动力，发电机11发电并存储至可充电电池9内，同时，蓄能轮21存储机械能；同理，在白昼天气中，太阳能光板27不断将太阳能转换为电能储存至可充电电池9内；夜间时，佩戴者停止运动，摆杆18停止提供动力，此时，蓄能轮21释放动能，带动发电机11持续发电，并且其通过摆轴16反向带动机械机芯29蓄力，从而延长发电机11的工作时间以及机械机芯29的蓄力时间，延长发电机11供电时间和机械机芯29的蓄能量；
另外，可充电电池9为微电子控制器8提供电能，使其不间断工作，但佩带着处于运动状态时，运动传感器25检测其运动状态并传输至微电纸控制器，微电子控制器8经过处理将数据存储至存储芯片10；脉搏信号处理模块802与血压信号处理模块803分别根据震动传感器5与压力传感器6对佩戴者的心率以及血压实时检测，形成数据信息并传输至微电子控制器8，微电子控制器8经过处理将数据存储至存储芯片10；相应的，无线通讯模块804通过佩带者所在的网络覆盖区域或者局域网覆盖区域内活动，均能够实时将数据信息发送至控制中心，实行对佩戴者的健康状态以及突发情况进行监控，尤其是处于监控状态下的佩戴者，如医患人员以及接受依法控制的群体，能够及时发现其状态，并通过定位导航模块805确定其位置，实施必要的保护性措施。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种便携式动能发电装置，包括圆形的壳体，其特征在于：所述壳体的正面设有表盘，所述壳体上设有罩住表盘的透光罩，所述壳体的底侧设有底盖，所述底盖的外侧设有震动传感器与压力传感器，所述壳体的侧面设有通讯端口，所述壳体的内部底侧设有微电子控制器，所述微电子控制器分别连接可充电电池与存储芯片，所述壳体的内部设有发电机与支撑架，所述发电机上设有传动齿轮，所述传动齿轮啮合连接固定在支撑架上的输入齿棒，所述输入齿棒的一侧设有发条，所述支撑架上设有摆轴，所述摆轴的内侧端部与所述发条传动连接，所述支撑架的中心处设有内啮式棘轮，所述内啮式棘轮安装在摆轴上，所述内啮式棘轮包括相互配合的内环与外环，所述内环固定在摆轴上，所述外环上固定设有摆杆，所述摆杆的端部设有弧形的摆锤，所述发电机通过变电组件连可接充电电源。
2.如权利要求1所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述支撑架上安装有蓄能轴，所述发条安装在蓄能轴上，所述蓄能轴上固定设有蓄能轮，所述蓄能轮与发条相固定。
3.如权利要求2所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述蓄能轮为包括轮毂和轮缘，所述轮缘的厚度为轮毂的两倍。
4.如权利要求1所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述微电子控制器包括控制模块，所述控制模块分别电连接脉搏信号处理模块、血压信号处理模块、无线通讯模块、定位导航模块、信息识别模块以及通讯端口，所述脉搏信号处理模块连接震动传感器，所述血压信号处理模块连接压力传感器。
5.如权利要求4所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述脉搏信号处理模块包括与震动传感器连接的第一放大滤波电路及与控制模块电连接的第一A/D转换电路，所述第一放大滤波电路与第一A/D转换电路之间电连接；
所述血压信号处理模块包括与压力传感器电连接的第二放大滤波电路及与控制模块电连接的第二A/D转换电路，所述第二放大滤波电路与第二A/D转换电路之间电连接。
6.如权利要求5所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述壳体内设有相互依次连接的电磁波传感器、第三放大滤波电路、第三A/D转换电路，所述第三A/D转换电路电连接所述控制模块。
7.如权利要求1所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述表盘的外表面上设有太阳能光板，所述太阳能光板通过太阳能控制器连接所述变电组件。
8.如权利要求1所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述壳体的内部还设有机械机芯，所述机械机芯上的指针轴穿过所述表盘的中心处并漏出表盘的外表面，所述表盘的外部的指针轴上设有指针，所述表盘上设有刻度。
9.如权利要求8所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述机械机芯的发条盒通过外啮棘轮与所述摆轴的端部啮合。
10.如权利要求1所述的便携式动能发电装置，其特征在于：所述壳体的内部还设有运动传感器与震动马达，所述运动传感器与震动马达均连接所述微电子控制器。
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