CN109027879B - 一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统，包括：压电地砖、用于整流和稳压的电力转换装置、用于储能和供电的电源装置、发光装置和光控感应装置；其中，所述压电地砖与所述电力转换装置连接，所述电力转换装置与所述电源装置连接，所述电源装置与所述发光装置连接，所述发光装置与所述压电地砖连接，所述电源装置还与所述光控感应装置连接，通过实施本发明实施例能够在无外部电源供电的情况下，能正常工作，进行照明。
Description
技术领域
本发明涉及灯控领域，尤其涉一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统。
背景技术
现有的梯间照明系统由光控电路板以及声控电路，或两者组合成的控制电路，控制楼梯照明灯的启闭，用于在晚间或夜间时为居民上下楼梯进行照明。
但本发明的发明人发现，现有技术中存在以下技术问题，现有的梯间照明系统需要依赖于外部电源供电，一旦外部电源切断，将无法进行照明。
发明内容
本发明实施例提供一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统能在无外部电源供电的情况下，能正常工作，进行照明。
本发明一实施例提供一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统，包括：
压电地砖、用于整流和稳压的电力转换装置、用于储能和供电的电源装置、发光装置和光控感应装置；
其中，所述压电地砖与所述电力转换装置连接，所述电力转换装置与所述电源装置连接，所述电源装置与所述发光装置连接，所述发光装置与所述压电地砖连接，所述电源装置还与所述光控感应装置连接。
进一步的，所述压电地砖的制备方法为：
将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在所述灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；
将所述第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将所述模具放在振动台中进行振动，直至所述第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若所述第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向所述模具中补注所述第一压电浆体；
依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖；
对所述第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在所述第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将所述第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖；
将所述第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖；
在所述第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到所述碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述减激发净浆体由所述灰体混合物与所述减激发剂混合搅拌制得。
进一步的，所述压电地砖包括所述第三压电地砖、所述保护层和装饰层，所述第三压电地砖被所述保护层所包覆，所述保护层的上表面与装饰层的下表面粘合；其中所述装饰层为PVC自粘地面。
进一步的，所述电力转换装置包括整流器和稳压芯片；其中所述整流器与所述稳压芯片连接。
进一步的，所述电源装置包括电池控制电路板和蓄电池，其中所述电池控制电路板与所述蓄电池连接。
进一步的，所述发光装置包括发光控制电路板和发光体，其中所述发光控制电路与所述发光体连接。
进一步的，所述压电地砖的电力输出端与所述电力转换装置的电力输入端连接，所述电力装换装置的电力输出端与所述电源装置的电力输入端连接，所述电源装置的电力输出端与所述发光装置的电力输入端连接，所述光控感应装置的控制输出端与所述电源装置的控制输入端连接，所述压电地砖的控制输出端与所述发光装置的控制输入端连接。
进一步的，所述稳压芯片的电力输出端与所述蓄电池的电力输入端连接，所述蓄电池的电力输出端与所述发光体的电力输入端连接。
进一步的，所述光控感应装置的控制输出端与所述电池控制电路板的控制输入端连接，所述电池控制电路板的控制输出端与所述蓄电池的控制输入端连接，所述压电地砖的控制输出端与所述发光控制电路板的控制输入端连接，所述发光控制电路板的控制输出端与所述发光体的控制输入端连接。
进一步的，所述发光体为LED灯。
实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明的实施例提供的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，包括：压电地砖、用于整流和稳压的电力转换装置、用于储能和供电的电源装置、发光装置和用于控制电源装置进行储能或供电的光控感应装置；其中，所述压电地砖与所述电力转换装置连接，所述电力转换装置与所述电源装置连接，所述电源装置与所述发光装置连接，所述发光装置与所述压电地砖连接，所述电源装置还与所述光控感应装置连接，白天当所述光控感应装置感应到一定强度的光，所述光控感应装置，控制所述电源装置处于储能状态，当人走过所述压电地砖时，所述压电地砖会产生电流，继而经过所述电力转换装置对电流进行整流和稳压，并将电流输入到所述电源装置中，为所述电源装置进行充电；夜晚当光线不足时，光控感应装置，控制所述电源装置处于放电状态，为所述发光装置供电，当所述压电地砖，人走过所述压电地砖时，产生电信号，通过电信号控制所述发光装置发光，进行照明。从而实现在没有外部电源的供电的情况下，正常工作为行人照明。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统中的压电地砖的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统中的压电地砖在台阶中的位置示意图；
附图标记说明：100、压电地砖；110、电力转换装置；111、整流器；112、稳压芯片；120、电源装置；121、电池控制电路板；122、蓄电池；130、发光装置；131、发光体；132、发光控制电路板；140、光控感应装置；201、第三地砖；202、保护层；203、装饰层；310、台阶；
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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，本发明一实施例公开了一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统包括：
压电地砖、用于整流和稳压的电力转换装置、用于储能和供电的电源装置、发光装置和用于控制电源装置进行储能或供电的光控感应装置；
其中，压电地砖与电力转换装置连接，电力转换装置与电源装置连接，电源装置与发光装置连接，发光装置与压电地砖连接，电源装置还与光控感应装置连接。
优选的，如图3所示，压电地砖布置在每一层楼梯的最下面一层台阶处中间靠两边的位置。
白天当光控感应装置感应到一定强度的光，光控感应装置，控制电源装置处于储能状态，当人走过压电地砖时，压电地砖会产生电流，继而经过电力转换装置对电流进行整流和稳压，并将电流输入到电源装置中，为电源装置进行充电；夜晚当光线不足时，光控感应装置，控制电源装置处于放电状态，为发光装置供电，当压电地砖，人走过压电地砖时，产生电信号，通过电信号控制发光装置发光，进行照明。从而实现在没有外部电源的供电的情况下，正常工作为行人照明。
优选的，压电地砖的制备方法为：
将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；
具体的：将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后，在净浆搅拌机内干拌2分钟，获得灰体混合物，然后加入碱激发剂和PZT浆体再搅拌5分钟至混合均匀，获得第一压电浆体。
其中，碱激发剂的制备方法为：将水、氢氧化钠和水玻璃按质量比为100:5:2的比例混合搅拌均匀后，静置24小时得到碱激发剂，具体的：先称取氢氧化钠并倒入容器中，然后加入蒸馏水搅拌五分钟待到氢氧化钠完全溶解后，再倒入水玻璃搅拌五分钟至溶液混合均匀后，静置24h。
进一步的，PZT浆体的制备方法为：将PZT粉末与浓度为0.4％柠檬酸三铵溶液混合后，加入适量的蒸馏水，继而在超声浴中进行分散处理，得到PZT浆体。柠檬酸三铵溶液对PZT粉末进行改性，使PZT粉末由憎水性改性为亲水性，从而促进PZT的分散。其中PZT浆体中PZT的粒直径为100微米至200微米，PZT的粒直径较大从而增大了压电效应，能够产生较大的电流。
进一步的，将第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将模具放在振动台中进行振动，直至第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向模具中补注第一压电浆体。
具体的：将第一压电浆体倒入模具中，再将已倒入第一压电浆体的模具放置在频率2800～3000次/分的振动台中，分3次振动，每次振动30～40秒。振动过程中如果第一压电浆体下陷的距离超过2mm，则向模具中补注第一压电浆体，继续振动，直至浆体表面无气泡浮现。通过振动操作，消除模具中第一压电浆体中的气泡。
进一步的，依次对第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖；
具体为：向第一压电浆体持续施加30-50MPa的压力，直至成型，继而按预设的时间在常温的环境下密封养护，获得第一压电地砖。
优选的，利用压力机向第一压电浆体持续施加30～50MPa的压力的时间为30-40分钟，直至成型。
优选的，预设的时间为120-150h。
进一步的，对第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖；其中，对第一压电地砖进行表面处理具体为：对第一压电地砖进行打磨抛光制得长为30cm，宽为30cm，高为4mm的方板。
进一步的，将第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖；
具体为：取两片已极化完毕的第二压电地砖，分别为压电地砖A和压电地砖B，用卫生棉沾取少量乙醇擦拭干净两块压电地砖两面，晾干后待用。用毛刷均匀在压电地砖A的正极面和负极面上刷导电银胶。再单面柔性电路板放在压电地砖A负极面上按压粘牢；然后用毛刷在压电地砖B的正极面和负极面刷导电银胶，并将压电地砖B负极面与压电地砖A的正极面粘合；最后再在将压电地砖B的正极面粘合另一块单面柔性电路板，固定后再将其放于电热恒温鼓风干燥箱中，在温度为100℃的环境下，干燥4h，制得长、宽、高分别为30厘米、30厘米和10毫米的方板，从两块单面柔性电路板的接头圈中各接取接头一个，并接入导线，最终获得第三压电地砖。
进一步的，在第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对保护层进行工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中减激发净浆体由灰体混合物与减激发剂混合搅拌制得；
具体为：在第三压电地砖的表面涂抹厚度为5毫米的碱激发净浆体作为保护层，然后在保护层的表面进行、装饰等工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖。
需要补充的，碱激发的制备方法为：将灰体混合物与碱激发剂按照质量比为1:0.35的比例混合后，在净浆搅拌机内搅拌3分钟，制得碱激发净浆体。
优选的，在保护层的上表面与装饰层的下表面粘合制得压电地砖，其中装饰层为PVC自粘地面。
通过在第三电地砖的表面涂抹厚度为5毫米的碱激发净浆体作为保护层，可确保压电复合板在受力过程中不会产生破坏，及促使应力的均匀分散，有助于促进更大面积压电效应的产生，在保护层上可粘合市售的PVC自粘地面，从而获得各种颜色的美观度极高的压电地砖。
使用该方法制备的压电地砖能够降低压电地砖的生产成本和减少能耗，从而减低整个系统的能耗和成本。
如图2所示，优选的：压电地砖包括第三压电地砖、保护层和装饰层，第三压电地砖被保护层所包覆，保护层的上表面与装饰层的下表面粘合；其中装饰层为PVC自粘地面。
优选的，电力转换装置包括整流器和稳压芯片；其中整流器与稳压芯片连接，整流器的另一端与压电地砖连接，用于将人踩到压电地砖时所产生的不规律不稳定的交流电，变成不规律不稳定的直流电，稳压芯片用于将不规律不稳定的直流电转换成可用于充电的电压相对稳定的直流电，整流器和稳压芯片均埋入墙壁内。
优选的，电源装置包括电池控制电路板和蓄电池，其中电池控制电路板与蓄电池连接，具体的，电池控制电路板通过具有单向二极管的电信号线连接，从而控制蓄电池的工作状态，并与蓄电池一起，埋入墙体内部。
优选的，发光装置包括发光控制电路板和发光体，其中发光控制电路与发光体连接；具体的，发光控制电路板与发光体通过有单向二极管的电信号连接，用于控制发光体的启闭，并与发光体一起置于梯间墙壁外部。
优选的，压电地砖电力输出端与整流器的电力输入端连接，整流器的电力输出端与稳压芯片的电力输入端连接，稳压芯片的电力输出端与电源装置的电力输入端连接，电源装置的电力输出端与发光装置的电力输入端连接，光控感应装置的控制输出端与电源装置的控制输入端连接，压电地砖的控制输出端与发光装置的控制输入端连接。
进一步的，稳压芯片的电力输出端与电源装置的电力输入端连接，电源装置的电力输出端与发光装置的电力输入端连接，具体为：稳压芯片的电力输出端与蓄电池的电力输入端连接，蓄电池的电力输出端与发光体的电力输入端连接。
进一步的，光控感应装置的控制输出端与电源装置的控制输入端连接，压电地砖的控制输出端与发光装置的控制输入端连接，具体为：光控感应装置的控制输出端与电池控制电路板的控制输入端连接，电池控制电路板的控制输出端与蓄电池的控制输入端连接，压电地砖的控制输出端与发光控制电路板的控制输入端连接，发光控制电路板的控制输出端与发光体的控制输入端连接。
具体的，光控感应装置设置与墙壁外部易感光处，用于感应光照强度，光控感应装置的控制输出端通过光纤与电池控制电路板的控制输入端连接，当光照强度大于一定值时，光控感应装置通过光纤将光信号传输到电池控制电路板中，电池控制电路板利用电路板上的转换器将光信号转化为电信号，从而通过该电信号打开蓄电池充电开关，关闭供电开关，从而实现对蓄电池的充电。当光照强度小于一定值时，电池控制电路板关闭蓄电池充电开关，同时打开供电开关为发光装置供电。
具体的，压电地砖的控制输出端通过一根有单向二极管的电信号线与发光控制电路板的控制输入端连接，当压电地砖受到压力变形后，会产生微电流并将微电流通过电信号线传输到发光控制电路板，发光控制电路板接收该电信号后控制发光体与蓄电池联通，进行发光。优选的，发光体为LED灯。
通过实施本发明的实施例，在白天，光控感应装置，感应光线超过预设的强度时通过光纤维将信号传递到电池控制电路板，电池控制电路，打开充电开关、关闭放电开关，当人走过压电地砖时，此时压电地砖相当于发电装置产生不稳定的交流电，通过导线传输到电力转换装置里的整流器，整流器将不稳定的交流为电压不稳定的直流电，再通过稳压芯片将不稳定的直流电，转化为电压稳定的电流存入到蓄电池里，完成白天的蓄电过程。
晚上，光控电路板感应不到充足的光，此时无光信号传给电池控制电路板，此时电池控制电路关闭充电开关、打开放电开关，当压电地砖受到压力时，会产生电信号并通过有单向二极管的电信号线传递电信号至发光控制电路板，由发光控制电路控制发光体发光，同时发光控制电路板也会控制发光体延迟15s后熄灭以便人进入到下一个感应区或是相应楼层。
以上是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，至少包括：
压电地砖、用于整流和稳压的电力转换装置、用于储能和供电的电源装置、发光装置和光控感应装置；
其中，所述压电地砖与所述电力转换装置连接，所述电力转换装置与所述电源装置连接，所述电源装置与所述发光装置连接，所述发光装置与所述压电地砖连接，所述电源装置还与所述光控感应装置连接；
所述电力转换装置包括整流器和稳压芯片；其中所述整流器与所述稳压芯片连接；
所述电源装置包括电池控制电路板和蓄电池，其中所述电池控制电路板与所述蓄电池连接；
所述发光装置包括发光控制电路板和发光体，其中所述发光控制电路与所述发光体连接；
所述压电地砖的制备方法为：
将粉煤灰和矿渣按质量比为3:2的比例混合后搅拌，获得灰体混合物，依次在所述灰体混合物中加入碱激发剂和PZT浆体并搅拌均匀，获得第一压电浆体；
将所述第一压电浆体倒入预设的模具中，继而将所述模具放在振动台中进行振动，直至所述第一压电浆体表面无气泡浮现停止振动；其中，在振动过程中若所述第一压电浆体表面在模具中下降的高度超过预设的距离后，需向所述模具中补注所述第一压电浆体；
依次对所述第一压电浆体进行压制成型和密封养护后获得第一压电地砖；
对所述第一压电地砖进行表面处理后，将导电银浆均匀涂覆在所述第一压电地砖的顶面和底面，并在烘干后将所述第一压电地砖置于二甲基硅油中极化，获得第二压电地砖；
将所述第二压电地砖与柔性电路板连接，获得第三压电地砖；
在所述第三压电地砖的表面涂覆碱激发净浆体，作为保护层，并对所述保护层进行工艺性处理得到碱激发粉煤灰矿渣压电地砖，其中所述碱激发净浆体由所述灰体混合物与所述碱激发剂混合搅拌制得。
2.如权利要求1所述的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，所述压电地砖包括所述第三压电地砖、所述保护层和装饰层，所述第三压电地砖被所述保护层所包覆，所述保护层的上表面与装饰层的下表面粘合；其中所述装饰层为PVC自粘地面。
3.如权利要求1-2任一项所述的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，所述压电地砖与所述电力转换装置连接，所述电力转换装置与所述电源装置连接，所述电源装置与所述发光装置连接，所述发光装置与所述压电地砖连接，所述电源装置还与所述光控感应装置连接，具体为：
所述压电地砖的电力输出端与所述电力转换装置的电力输入端连接，所述电力装换装置的电力输出端与所述电源装置的电力输入端连接，所述电源装置的电力输出端与所述发光装置的电力输入端连接，所述光控感应装置的控制输出端与所述电源装置的控制输入端连接，所述压电地砖的控制输出端与所述发光装置的控制输入端连接。
4.如权利要求3所述的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，所述稳压芯片的电力输出端与所述电源装置的电力输入端连接，所述电源装置的电力输出端与所述发光装置的电力输入端连接，具体为：
所述稳压芯片的电力输出端与所述蓄电池的电力输入端连接，所述蓄电池的电力输出端与所述发光体的电力输入端连接。
5.如权利要求4所述的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，所述光控感应装置的控制输出端与所述电源装置的控制输入端连接，所述压电地砖的控制输出端与所述发光装置的控制输入端连接，具体为：
所述光控感应装置的控制输出端与所述电池控制电路板的控制输入端连接，所述电池控制电路板的控制输出端与所述蓄电池的控制输入端连接，所述压电地砖的控制输出端与所述发光控制电路板的控制输入端连接，所述发光控制电路板的控制输出端与所述发光体的控制输入端连接。
6.如权利要求5所述的基于压电地砖的梯间自供电照明系统，其特征在于，所述发光体为LED灯。
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