CN108635101A - 一种可收集压电能量的电加热暖脚器 - Google Patents

一种可收集压电能量的电加热暖脚器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可收集压电能量的电加热暖脚器,包括两层封闭的棉垫,所述棉垫之间的内腔中包括压电能量收集装置、加热装置、温度传感器、控制器,所述棉垫的侧壁外围套设有防护圈,所述防护圈的外壁设有若干个凸起颗粒,所述压电能量收集装置通过导线连接有电池,实现对电池充电,所述加热装置位于棉垫内腔顶部且通过导线与电池相连接,所述温度传感器、控制器分别设置在主控板上,所述温度传感器、电池分别与控制器电连接,在防护圈的外壁设有与控制器连接的手动开关,本发明通过第一压电机构和第二压电机构使得最大程度的产生电能,结构简单,操作方便,适用性强,适合在各类场所使用,适合批量开发。

Description

一种可收集压电能量的电加热暖脚器
技术领域
本发明涉及生活用品技术领域,具体的说是一种可收集压电能量的电加热暖脚器。
背景技术
随着生活模式的改变,在工作和生活中越来越多的人长时间保持坐姿,这势必会导致下肢血液流通不畅,再加上不注意脚部的运动与保暖,常常会使脚部冰凉。特别是在冬天,脚部会有冻僵,麻木等不适感觉,而女性寒性体质较多,这种情况较为常见,因此足部加热取暖非常重要。此外,在我国的北方,冬季户外气候严寒,对于需要长时间处于户外环境中的人,足部保暖也尤为重要,当脚部的温度足够高的时候,带动全身的血液循环,人体就不会觉得特别寒冷;
其中暖脚器是很多人都需要使用的一种御寒物品,能为我们的生活带来很多便利,让寒冷天气中的生活更加舒适。目前市面上的暖脚器往往利用机械方式带动小型发电机的发电方式,舒适度较低、体积过大,不便于推广,有的主动收集电能效果不佳,也无法根据人脚部温度的变化进行调整,使用时不是非常方便。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种可收集压电能量的电加热暖脚器,结构简单,操作方便,通过第一压电机构和第二压电机构使得最大程度的产生电能。
本发明通过以下技术方案来实现:
一种可收集压电能量的电加热暖脚器,包括两层封闭的棉垫,所述棉垫之间的内腔中包括压电能量收集装置、加热装置、温度传感器、控制器,所述棉垫的侧壁外围套设有防护圈,所述防护圈的外壁设有若干个凸起颗粒,所述压电能量收集装置通过导线连接有电池,实现对电池充电,所述加热装置位于棉垫内腔顶部且通过导线与电池相连接,所述温度传感器、控制器分别设置在主控板上,所述温度传感器、电池分别与控制器电连接,在防护圈的外壁设有与控制器连接的手动开关。
优选的,所述压电能量收集装置包括位于棉垫内腔的第一压电机构,所述第一压电机构包括设置在靠近脚后跟处棉垫内腔底部的第一凹槽内的压电材料以及水平位于棉垫内腔顶部且与压电材料相对设置的按压垫,所述按压垫贯穿连接有竖直设置的按压柱,所述按压柱的下端套设有固定柱,所述固定柱的一侧与鞋垫内腔侧壁固定连接,所述按压垫的底端与固定柱之间设置有套设在按压柱上的第一弹簧。
优选的,所述按压柱的外径与固定柱的内径相同。
优选的,所述压电能量收集装置还包括位于棉垫内腔的第二压电机构,所述第二压电机构包括位于靠近脚掌处的棉垫内腔底部的第二凹槽内的壳体,所述壳体的一端侧壁上水平设置有支撑柱,所述支撑柱远离侧壁的一端连接有水平设置的第二弹簧,在壳体的顶部设有与支撑柱相对的滑槽,所述滑槽通过滑块连接有竖直向下设置的连接杆,所述连接杆的底部设置有与第二弹簧在同一水平面的压电材料。
优选的,所述压电材料为压电陶瓷。
优选的,所述加热装置为呈S型设置的电热丝。
优选的,所述电池上设置有充电口,用于使用USB连接线连接外部电源来对电池充电,所述棉垫的外侧对应于充电口设有第一开口,在防护圈上对应于第一开口设有第二开口,所述第二开口处铰接有遮挡第二开口的盖体,所述盖体外覆盖有防水材料。
优选的,在充电口处设有状态指示灯,所述状态指示灯为两个,包括红灯和绿灯,红灯用于温度过高时警示,绿灯用于正在使用USB连接外部电源充电时警示。
优选的,所述控制器采用单片机。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明在棉垫的侧壁外围套设有防护圈,增加棉垫侧壁的强度,提高棉垫的使用寿命,使其耐磨损,防护圈的外壁设有若干个凸起颗粒,使得棉垫与鞋子的内腔贴合更紧密,不易滑动,将棉垫置于鞋子的内腔中,使用时无需拖鞋换鞋,在棉垫的内腔使用了压电能量收集装置,能将人行走时脚部挤压压电陶瓷所产生的电能收集利用,减少了频繁进行充电或插电使用带来的不便,使用了温度传感器和控制器,可根据使用者脚部实际温度选择是否进行加热,使人们使用本装置时更加舒适,有效解决了现有技术中存在的无法根据使用者脚部温度自动进行加热或停止加热,使用不方便以及不舒适的问题,本发明还具有结构简单,操作方便等特点;
(2)本发明在在靠近脚后跟处棉垫内腔底部的第一凹槽内设置有压电材料,在棉垫内腔顶部且与压电材料相对设置有按压垫,当人行走脚着地时,通过脚对按压垫按压,使得按压垫向下移动,使得按压柱的底端触碰压电材料,使得压电材料产生形变,产生电势,当行人抬脚时,第一弹簧失去压力,反向弹力带动按压柱在固定柱中向上移动,带动按压垫重新固定在棉垫内腔顶部,如此反复,若在棉垫内腔中只放置压电材料,会出现接触不敏感,压电材料不产生形变的话就不能产生电势;
(3)本发明还在靠近脚掌处的棉垫内腔底部的第二凹槽内设有第二压电机构,使得人们在抬脚离开地面即脚在空中向前移动时或者在保持坐着的姿态时通过晃动双脚也能产生电势,通过脚在移动过程中带动连接杆在滑槽中移动,从而带动连接杆底部的压电材料与第二弹簧的碰撞,碰撞后第二弹簧压缩,当压缩到一定程度时,带动连接杆反向滑动,如此反复,使得压电材料产生形变,产生电势,本发明通过第一压电机构和第二压电机构使得最大程度的产生电能。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的鞋垫内腔的俯视图;
图3是本发明的鞋垫内腔的结构示意图;
图4是本发明的第一压电机构的结构示意图;
图5是本发明的第二压电机构的结构示意图;
图6是本发明的框架流程图;
附图标记:1、棉垫,2、加热装置,3、温度传感器,4、控制器,5、防护圈,6、电池,7、主控板,8、第一压电机构,9、压电材料,10、按压垫,11、按压柱,12、固定柱,13、第一弹簧,14、第二压电机构,15、壳体,16、支撑柱,17、第二弹簧,18、滑槽,19、滑块,20、连接杆,21、充电口,22、第一凹槽,23、第二凹槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
一种可收集压电能量的电加热暖脚器,包括两层封闭的棉垫1,两层封闭的棉垫组成鞋垫,在两层棉垫之间位于脚后跟的底部位置可以设有增高垫。可以将棉垫置于鞋子的内腔中,所述棉垫1之间的内腔中包括压电能量收集装置、加热装置2、温度传感器3、控制器4,所述棉垫1的侧壁外围套设有防护圈5,使得棉垫1的侧壁耐磨损,所述防护圈5的外壁设有若干个凸起颗粒,使得棉垫1与鞋子的内腔贴合更紧密,不易滑动,所述压电能量收集装置通过导线连接有电池6,实现对电池6充电,所述温度传感器3、控制器4分别设置在主控板7上,所述主控板7为普通的电路板,所述温度传感器3、电池6分别与控制器4电连接,所述控制器采用单片机,加热装置2位于棉垫内腔顶部且通过导线与电池6相连接,在防护圈5的外壁设有与控制器连接的手动开关,所述加热装置2为呈S型设置的电热丝,本发明通过压电能量收集装置对电池进行充电,减少了频繁进行充电或插电使用带来的不便,将手动开关开启后,温度传感器3实时检测使用者脚部温度,控制器4根据所述温度传感器3检测到的温度值和设定值进行对比分析,选择是否对电热丝通电加热,使人们使用本装置时更加舒适;
在电池6上设置有充电口21,用于使用USB连接线连接外部电源来对电池充电,所述棉垫的外侧对应于充电口21设有第一开口,在防护圈5上对应于第一开口设有第二开口,所述第二开口处铰接有遮挡第二开口的盖体,所述盖体外覆盖有防水材料,在充电口21处设有状态指示灯,所述状态指示灯为两个,包括红灯和绿灯,红灯用于温度过高时警示,绿灯用于正在使用USB连接外部电源充电时警示。
所述压电能量收集装置包括位于棉垫内腔的第一压电机构8,所述第一压电机构8包括设置在靠近脚后跟处棉垫内腔底部的第一凹槽22内的压电材料9以及水平位于棉垫内腔顶部且与压电材料相对设置的按压垫10,所述压电材料9为压电陶瓷,所述压电陶瓷包括压片及位于压片上表面的第一电极及位于压片下表面的第二电极,所述第一电极、第二电极的外表面涂覆有耐磨层,所述耐磨层为石墨烯,在不影响第一电极与第二电极导电性的前提下,提高第一电极与第二电极的耐磨性,使压电陶瓷耐磨损,增加其使用寿命,所述按压垫10贯穿连接有竖直设置的按压柱11,所述按压柱11的下端套设有固定柱12,所述按压柱11的外径与固定柱12的内径相同,所述固定柱12的一侧与鞋垫内腔侧壁固定连接,所述按压垫10的底端与固定柱12之间设置有套设在按压柱11上的第一弹簧13,当人行走脚着地时,通过脚对按压垫10按压,使得按压垫10向下移动,使得按压柱11的底端触碰压电材料9,使得压电材料9产生形变,产生电势,当行人抬脚时,第一弹簧13失去压力,反向弹力带动按压柱11在固定柱12中向上移动,带动按压垫10重新固定在棉垫内腔顶部,如此反复,若在棉垫内腔中只放置压电材料,会出现接触不敏感,压电材料不产生形变的话就不能产生电势。
所述压电能量收集装置还包括位于棉垫内腔的第二压电机构14,所述第二压电机构14包括位于靠近脚掌处的棉垫内腔底部的第二凹槽23内的壳体15,所述壳体15的一端侧壁上水平设置有支撑柱16,所述支撑柱16远离侧壁的一端连接有水平设置的第二弹簧17,在壳体15的顶部设有与支撑柱相对的滑槽18,所述滑槽18通过滑块19连接有竖直向下设置的连接杆20,所述连接杆20的底部设置有与第二弹簧17在同一水平面的压电材料9,设有第二压电机构14,使得人们在抬脚离开地面即脚在空中向前移动时或者在保持坐着的姿态时通过晃动双脚也能产生电势,通过脚在移动过程中带动连接杆20在滑槽18中移动,从而带动连接杆20底部的压电材料与第二弹簧17的碰撞,碰撞后第二弹簧17压缩,当压缩到一定程度时,带动连接杆20反向滑动,如此反复,使得压电材料产生形变,产生电势。
本方案中,所述电池采用锂离子/锂聚合物电池。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种可收集压电能量的电加热暖脚器,包括两层封闭的棉垫(1),所述棉垫(1)之间的内腔中包括压电能量收集装置、加热装置(2)、温度传感器(3)、控制器(4),其特征在于:所述棉垫(1)的侧壁外围套设有防护圈(5),所述防护圈(5)的外壁设有若干个凸起颗粒,所述压电能量收集装置通过导线连接有电池(6),实现对电池(6)充电,所述加热装置(2)位于棉垫内腔顶部且通过导线与电池(6)相连接,所述温度传感器(3)、控制器(4)分别设置在主控板(7)上,所述温度传感器(3)、电池(6)分别与控制器(4)电连接,在防护圈(5)的外壁设有与控制器连接的手动开关。
2.根据权利要求1所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述压电能量收集装置包括位于棉垫内腔的第一压电机构(8),所述第一压电机构(8)包括设置在靠近脚后跟处棉垫内腔底部的第一凹槽(22)内的压电材料(9)以及水平位于棉垫内腔顶部且与压电材料相对设置的按压垫(10),所述按压垫(10)贯穿连接有竖直设置的按压柱(11),所述按压柱(11)的下端套设有固定柱(12),所述固定柱(12)的一侧与鞋垫内腔侧壁固定连接,所述按压垫(10)的底端与固定柱(12)之间设置有套设在按压柱(11)上的第一弹簧(13)。
3.根据权利要求2所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述按压柱(11)的外径与固定柱(12)的内径相同。
4.根据权利要求1所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述压电能量收集装置还包括位于棉垫内腔的第二压电机构(14),所述第二压电机构(14)包括位于靠近脚掌处的棉垫内腔底部的第二凹槽(23)内的壳体(15),所述壳体(15)的一端侧壁上水平设置有支撑柱(16),所述支撑柱(16)远离侧壁的一端连接有水平设置的第二弹簧(17),在壳体(15)的顶部设有与支撑柱相对的滑槽(18),所述滑槽(18)通过滑块(19)连接有竖直向下设置的连接杆(20),所述连接杆(20)的底部设置有与第二弹簧(17)在同一水平面的压电材料(9)。
5.根据权利要求2或4所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述压电材料(9)为压电陶瓷。
6.根据权利要求1所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述加热装置(2)为呈S型设置的电热丝。
7.根据权利要求1所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述电池(6)上设置有充电口(21),用于使用USB连接线连接外部电源来对电池充电,所述棉垫的外侧对应于充电口(21)设有第一开口,在防护圈(5)上对应于第一开口设有第二开口,所述第二开口处铰接有遮挡第二开口的盖体,所述盖体外覆盖有防水材料。
8.根据权利要求7所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:在充电口(21)处设有状态指示灯,所述状态指示灯为两个,包括红灯和绿灯,红灯用于温度过高时警示,绿灯用于正在使用USB连接外部电源充电时警示。
9.根据权利要求1所述的一种可收集压电能量的电加热暖脚器,其特征在于:所述控制器采用单片机。
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