CN109487660A - 一种踩踏式智能发电地砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种踩踏式智能发电地砖，包括人体踩踏区、踩踏缓冲区、核心功能区、LED照明区和地砖支撑区；所述人体踩踏区为钢化玻璃材质，且上方覆盖有防滑防水面料；所述核心功能区包括若干个压电陶瓷片，所述的每一个压电陶瓷片均通过全桥整流电路连接有监控终端；所述踩踏缓冲区设在人体踩踏区和核心功能区之间；所述LED照明区为4条灯带，分别粘贴在所述人体踩踏区的四周；所述地砖支撑区为钢化玻璃材质，用于发电地砖与地面的绝缘隔离。本发明可将人体日常行走过程中消耗的机械能收集，转化成电能进行存储、利用和显示，并可通过终端监控发电量。
Description
技术领域
本发明涉及压电发电技术领域，具体来说，涉及一种踩踏式智能发电地砖。
背景技术
随着我国不断加速的社会与经济的发展步伐，不可再生能源的的消耗日益增大，绿色可再生能源或成为破解世界能源难题的利剑，我国也已经将绿色可再生能源的应用提升到了国家战略层面。
人体智能踩踏的机械能由于不消耗不可再生能源，因此也是绿色能源的一种，本发明设计研制的发电地砖是将人体智能踩踏产生的机械能通过压电发电材料转化成电能，并加以利用和储存的一种新型发电形式。发电地砖安装地点灵活、不受到场地限制，可将人们脚下的马路建成巨大的发电单元。它的应用场景广泛，可在车站、学校、商场、健身场所等高客流量、高智能踩踏密度的地区的广泛应用，同时也可作为普通地砖使用，不影响其传统功能。
发电地砖的发明和应用具有很强的现实意义：从能源意义上讲，此发电地砖的能量源头是人体智能踩踏消耗的动能，不消耗其他能源；从经济意义上讲，此发电地砖可以减少配置发电地砖场所的电能消耗；从社会意义上，本项目旨在唤起社会对绿色能源的关注、自然环境的保护和人人节约电能的参与感，有助形成绿色用电的社会氛围。
目前智能踩踏发电主要有利用电磁感应原理的动生电动势模式和利用压电陶瓷的正压电效应产生电能这两种模式。前者是利用导体切割磁感线动生电动势，后者是压电陶瓷材料在受到震动和挤压的过程中，各向异性晶体会成比例的产生电荷，从而诱导出电场。然而，动生电动势模式发电存在着一定的不足，其依靠磁铁和线圈的相对运动产生电动势，对发电地砖内部的机械构造要求较高、体积大、设计复杂，且人体智能踩踏感知度高，影响正常行走的舒适感。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种踩踏式智能发电地砖，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种踩踏式智能发电地砖，包括人体踩踏区、踩踏缓冲区、核心功能区、LED照明区和地砖支撑区；
所述人体踩踏区，所述人体踩踏区上方覆盖有防滑防水面料；
所述核心功能区包括若干个压电陶瓷片、通信模块和储能电池，所述的每一个压电陶瓷片均连接有整流电路，所述储能电池和LED照明区并联后通过单刀双掷开关与通信模块串联连接在所述整流电路的两个输出端之间，所述的通信模块连接有监控终端；
所述踩踏缓冲区设在人体踩踏区和核心功能区之间；
所述LED照明区为4条灯带，分别粘贴在所述人体踩踏区的四周；
所述地砖支撑区，所述地砖支撑区用于发电地砖与地面的绝缘隔离。
进一步的，所述踩踏缓冲区为橡胶凸起，所述橡胶凸起设在所述每一个压电陶瓷片上。
优选的，所述橡胶凸起的材质为PVC橡胶。
进一步的，所述每一条灯带均由1W的LED灯贴片制成。
优选的，所述储能电池和LED照明区的LED灯并联后通过单刀双掷开关与通信模块串联连接在所述二极管整流电路的两个输出端之间。
优选的，所述人体踩踏区为钢化玻璃材质。
进一步的，所述地砖支撑区为钢化玻璃材质。
进一步的，所述的整流电路为二极管整流电路。
本发明的有益效果：本发明可将人体日常行走过程中消耗的机械能收集，转化成电能进行存储、利用和显示，并可通过终端监控发电量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种踩踏式智能发电地砖的俯视图；
图2是根据本发明实施例所述的一种踩踏式智能发电地砖的的剖面图；
图3是根据本发明实施例所述的一种踩踏式智能发电地砖的的电路连接框图；
图中：1、灯带；2、监控终端；3、整流电路；4、压电陶瓷片；5、人体踩踏区；6、核心功能区；7、地砖支撑区；8、通信模块；9、储能电池。
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1-2所示，根据本发明实施例所述的一种踩踏式智能发电地砖，包括人体踩踏区5、踩踏缓冲区、核心功能区6、LED照明区和地砖支撑区7；
所述人体踩踏区5，所述人体踩踏区5上方覆盖有防滑防水面料；
所述核心功能区6包括若干个压电陶瓷片4、通信模块8和储能电池9，所述的每一个压电陶瓷片4均连接有整流电路3，所述储能电池9和LED照明区并联后通过单刀双掷开关与通信模块8串联连接在所述整流电路3的两个输出端之间，所述的通信模块8连接有监控终端2；
所述踩踏缓冲区设在人体踩踏区5和核心功能区6之间；
所述LED照明区为4条灯带1，分别粘贴在所述人体踩踏区5的四周；
所述地砖支撑区7，所述地砖支撑区7用于发电地砖与地面的绝缘隔离。
在一具体实施例中，所述踩踏缓冲区为橡胶凸起，所述橡胶凸起设在所述每一个压电陶瓷片4上。
在一具体实施例中，所述橡胶凸起的材质为PVC橡胶。
在一具体实施例中，所述每一条灯带1均由1W的LED灯贴片制成。
在一具体实施例中，所述储能电池9和LED照明区的LED灯并联后通过单刀双掷开关与通信模块8串联连接在所述二极管整流电路的两个输出端之间。
在一具体实施例中，所述人体踩踏区5为钢化玻璃材质。
在一具体实施例中，所述地砖支撑区为钢化玻璃材质。
在一具体实施例中，所述的整流电路3为二极管整流电路。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
根据本发明所述的一种智能踩踏发电地砖，如图1所述，该系统包括：人体踩踏区、踩踏缓冲区、核心功能区、LED照明区、地砖支撑区；其中，
1.人体踩踏区：采用防滑防水面料覆盖的钢化玻璃材质，用于为人体提供舒适的踩踏平台；
2.踩踏缓冲区：采用聚氨酯用于接受和传导人体踩踏压力，PVC橡胶用于保护压电陶瓷片并为地砖形态复原提供动力；
3.核心功能区：采用压电陶瓷片产生电能；二极管用于产生直流电源；小型锂电池用于稳压和储存电能，LED灯珠用于实时利用电能，通信模块将储存电量通过USB接口传送到监控终端；
4.LED照明区：采用1W的LED灯贴片，组成4条灯带，粘贴于发电地板四周。
5.地砖支撑区：采用轻型钢化玻璃材质，用于压电发电层与地面的绝缘隔离。
本发明的具体实施时，核心功能区的电路原理图如图3所示，核心功能区的压电陶瓷片区分为两个部分，一部分产生的电能用于为LED灯珠供电，另一部分产生的电能被小型锂电池吸收储存；2、压电陶瓷片被“挤压”和“恢复”的过程中，产生的电源极性相反，通过二极管组成的全桥整流电路将电源极性统一，之后为LED灯珠供电和小型锂电池充电。
本发明共有2个工作模式：模式一：在人体踩踏发电地砖的“踩下—抬起”过程中，部分压电陶瓷片发电使LED灯珠持续被点亮；另一部分压电陶瓷片用于为小型锂电池充电，小型锂电池的电量显示于监控终端。模式二：在发电地砖不被踩踏时，此时小型锂电池工作于放电模式，持续点亮核心功能区的LED灯珠，直至电池电压不能维持LED灯珠点亮。
综上所述，本发明可将人体日常行走过程中消耗的机械能收集，转化成电能进行存储、利用和显示，并可通过终端监控发电量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，包括人体踩踏区（5）、踩踏缓冲区、核心功能区（6）、LED照明区和地砖支撑区（7）；
所述人体踩踏区（5），所述人体踩踏区（5）上方覆盖有防滑防水面料；
所述核心功能区（6）包括若干个压电陶瓷片（4）、通信模块（8）和储能电池（9），所述的每一个压电陶瓷片（4）均连接有整流电路（3），所述储能电池（9）和LED照明区并联后通过单刀双掷开关与通信模块（8）串联连接在所述整流电路（3）的两个输出端之间，所述的通信模块（8）连接有监控终端（2）；
所述踩踏缓冲区设在人体踩踏区（5）和核心功能区（6）之间；
所述LED照明区为4条灯带（1），分别粘贴在所述人体踩踏区（5）的四周；
所述地砖支撑区（7），所述地砖支撑区（7）用于发电地砖与地面的绝缘隔离。
2.根据权利要求1所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述踩踏缓冲区为橡胶凸起，所述橡胶凸起设在所述每一个压电陶瓷片（4）上。
3.根据权利要求2所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述橡胶凸起的材质为PVC橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述每一条灯带（1）均由1W的LED灯贴片制成。
5.根据权利要求4所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述储能电池（9）和LED照明区的LED灯并联后通过单刀双掷开关与通信模块（8）串联连接在所述二极管整流电路的两个输出端之间。
6.根据权利要求1所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述人体踩踏区（5）为钢化玻璃材质。
7.根据权利要求1所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述地砖支撑区为钢化玻璃材质。
8.根据权利要求1所述的一种踩踏式智能发电地砖，其特征在于，所述的整流电路（3）为二极管整流电路。
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