CN109787333A - 基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，所述装置放于穿戴设备内部，包括接收器、桥式整流器、功率放大器、振动源、鼓膜、贴在鼓膜上的压电陶瓷片、线圈、磁芯、外壳、控制芯片、储能元件；所述接收器用于接收所述振动源产生的机械波，并传输给所述鼓膜；所述鼓膜与所述压电陶瓷片和线圈连接；所述线圈前端与所述鼓膜连接；所述线圈产生的电能通过导线与所述桥式整流器连接，用于将产生的电能从交流电转换成直流电；所述桥式整流器与所述功率放大器连接；所述功率放大器的输出端与所述控制芯片连接；所述控制芯片通过导线与所述储能元件连接；解决传统充电方式带来的一些不便和消除安全隐患，提供了冗余自供电模式。

Description

基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置

技术领域

本发明涉及穿戴设备发电领域，具体公开一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置。

背景技术

目前，世界对噪声污染的治理主要通过在其传播路径上设置隔离或防护，将噪声转换成其他形式的能量；这虽然在一定程度上减弱了噪声对人类的危害，但确不能将噪声这部分能量有效的利用起来。近年来，世界各国对于噪声的利用有了许多成果；例如，噪声发电，噪声除尘，噪声制冷，噪声诊断等；噪声发电系统机械构造简单，系统具有可靠，环保，节能减排等优点，因此噪声发电具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

穿戴设备的持续工作需要一定电能支持；传统的插拔式充电会给我们带来很多不便而且还存在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其目的在于弥补现有技术中的穿戴设备供能不方便并且存在较大的安全隐患问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，放于穿戴设备内部，其特征在于，所述基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置包括：

接收器、桥式整流器、功率放大器、振动源、鼓膜、贴在鼓膜上的压电陶瓷片、线圈、磁芯、外壳、控制芯片、储能元件；

所述接收器用于接收所述振动源产生的机械波，并传输给所述鼓膜；

所述鼓膜与所述压电陶瓷片和线圈连接；

所述压电陶瓷片前端连接所述鼓膜，后端通过所述导线与所诉控制芯片连接；

所述线圈前端与所述鼓膜连接，所述线圈半径比所述磁芯半径大；

所述线圈罩在所述磁芯外边，产生的电能通过所述导线与所述桥式整流器连接，用于将产生的电能从交流电转换成直流电；

所述桥式整流器与所述功率放大器连接，将直流电进行放大；

所述功率放大器的输出端与所述控制芯片连接；

所述磁芯与所述外壳连接；

所述控制芯片通过所述导线与所述储能元件连接。

可选的，所述振动源用于对所述鼓膜产生振动的信号；如声波信号、机械振动信号。

可选的，所述鼓膜是用质量轻而且韧性比较好材料制作而成；以满足使所述鼓膜推动所述线圈切割磁感线以及所述压电陶瓷片发生的机械位移更大。

可选的，利用所述压电陶瓷片性能，将其贴在所述鼓膜上，随着所述鼓膜的振动使所述压电陶瓷片产生机械振动位移，产生电流。

可选的，所述线圈和所述鼓膜相连接，所述鼓膜的振动带动所述线圈的机械位移。

可选的，所述磁芯保持固定不动，有机械位移的所述线圈在所述磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流。

可选的，在产生电能到储能元件之间加一个所述控制芯片，当产生的电能可供设备正常使用后，由所述控制芯片输出一指令使芯片上提示装置工作；以此提醒不需要振动源工作了。

可选的，当线圈和压电陶瓷片均正常工作时，接收器将接收的振动源产生的机械波传输给鼓膜，所述鼓膜推动所述线圈以及所述压电陶瓷片发生的机械位移，有机械位移的所述线圈在磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流，压电陶瓷片在鼓膜的振动下产生机械振动位移进而产生电流，从而提供双重电能。

可选的，当线圈供电发生故障时，接收器将接收的振动源产生的机械波传输给鼓膜，所述鼓膜推动所述压电陶瓷片发生的机械位移，压电陶瓷片在鼓膜的振动下产生机械振动位移进而产生电流，从而在线圈故障时由压电陶瓷片提供电能。

可选的，当压电陶瓷片供电发生故障时，接收器将接收的振动源产生的机械波传输给鼓膜，所述鼓膜推动所述线圈发生的机械位移，有机械位移的所述线圈在磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流，从而在压电陶瓷片故障时由线圈提供电能。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，具有以下有益效果：

本发明基于电磁感应原理及压电陶瓷发电的性能，用在穿戴设备上实现穿戴设备的自供电，解决了采用传统充电不方便的问题，消除了一些安全隐患。其中，通过同时使用线圈和压电陶瓷来实现自供电，能够在线圈或压电陶瓷一方出现供电故障时，可以使用另一方继续自供电，避免单方故障导致整个自供电装置无法工作，提供了冗余供电模式。并且通过报警装置，提醒用户振动源产生的信号已满足供穿戴设备需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置的结构示意图；

其中：1-振动源，2-接收器，3-鼓膜，4-流线型压电陶瓷片，5-线圈，6-磁芯，7-外壳，8-导线，9-控制芯片，10-储能元件，11-桥式整流器，12-功率放大器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的具体实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，包括：

接收器2、桥式整流器11、功率放大器12、振动源1、鼓膜3、压电陶瓷片4、线圈5、磁芯6、外壳7、控制芯片9、储能元件10；

所述接收器2用于接收所述振动源1产生的机械波，并传输给所

述鼓膜3；

所述鼓膜3与所述压电陶瓷片4和线圈5连接；

所述压电陶瓷片4前端连接所述鼓膜3，后端通过所述导线8与所诉控制芯片9连接；

所述线圈5前端与所述鼓膜3连接，所述线圈5半径比所述磁芯

6半径大；

所述线圈5罩在所述磁芯6外边，产生的电能通过所述导线8与所述桥式整流器11连接，用于将产生的电能从交流电转换成直流电；

所述桥式整流器11与所述功率放大器12连接，将直流电进行放大；

所述功率放大器12的输出端与所述控制芯片9连接；

所述磁芯6与所述外壳7连接；

所述控制芯片9通过所述导线8与所述储能元件连接。

进一步地，所述振动源1用于对所述鼓膜3产生振动的信号；如声波信号、机械振动信号。

进一步地，所述鼓膜3是用质量轻而且韧性比较好材料制作而成；以满足使所述鼓膜3推动所述线圈5切割磁感线以及所述压电陶瓷片4发生的机械位移更大。

进一步地，利用所述压电陶瓷片4性能，将其贴在所述鼓膜3上，随着所述鼓膜3的振动使所述压电陶瓷片4产生机械振动位移，产生电流。

进一步地，所述线圈5和所述鼓膜3相连接，所述鼓膜3的振动带动所述线圈5的机械位移。

进一步地，所述磁芯6保持固定不动，有机械位移的所述线圈5在所述磁芯6形成的磁场中切割磁感线产生电流。

进一步地，在产生电能到储能元件10之间加一个所述控制芯片9，当产生的电能可供设备正常使用后，由所述控制芯片9输出一指令使芯片上提示装置工作；以此提醒不需要振动源工作了。例如，当电能达到100％后，控制芯片9则输出停止工作的指令，以提醒振动源不需要工作了，电能已满。

进一步地，当线圈5和压电陶瓷片4均正常工作时，接收器2将接收的振动源1产生的机械波传输给鼓膜3，所述鼓膜3推动所述线圈5以及所述压电陶瓷片4发生的机械位移，有机械位移的所述线圈5在磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流，压电陶瓷片4在鼓膜3的振动下产生机械振动位移进而产生电流，从而提供双重电能。

进一步地，当线圈5供电发生故障时，接收器2将接收的振动源1产生的机械波传输给鼓膜3，所述鼓膜3推动所述压电陶瓷片4发生的机械位移，压电陶瓷片4在鼓膜3的振动下产生机械振动位移进而产生电流，从而在线圈5故障时由压电陶瓷片4提供电能。

进一步地，当压电陶瓷片4供电发生故障时，接收器2将接收的振动源1产生的机械波传输给鼓膜3，所述鼓膜3推动所述线圈5发生的机械位移，有机械位移的所述线圈5在磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流，从而在压电陶瓷片4故障时由线圈5提供电能。

综上，本发明实施例提供的一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，所述装置放于穿戴设备内部，包括接收器、桥式整流器、功率放大器、振动源、鼓膜、贴在鼓膜上的压电陶瓷片、线圈、磁芯、外壳、控制芯片、储能元件；所述接收器用于接收所述振动源产生的机械波，并传输给所述鼓膜；所述鼓膜与所述压电陶瓷片和线圈连接；所述线圈前端与所述鼓膜连接；所述线圈产生的电能通过导线与所述桥式整流器连接，用于将产生的电能从交流电转换成直流电；所述桥式整流器与所述功率放大器连接；所述功率放大器的输出端与所述控制芯片连接；所述控制芯片通过导线与所述储能元件连接；解决传统充电方式带来的一些不便和消除安全隐患。其中，通过同时使用线圈和压电陶瓷来实现自供电，能够在线圈或压电陶瓷一方出现供电故障时，可以使用另一方继续自供电，避免单方故障导致整个自供电装置无法工作，提供了冗余供电模式。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，放于穿戴设备内部，其特征在于，所述基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置包括：

接收器、桥式整流器、功率放大器、振动源、鼓膜、贴在鼓膜上的压电陶瓷片、线圈、磁芯、外壳、控制芯片、储能元件；

所述接收器用于接收所述振动源产生的机械波，并传输给所述鼓膜；

所述鼓膜与所述压电陶瓷片和线圈连接；

所述压电陶瓷片前端连接所述鼓膜，后端通过所述导线与所述控制芯片连接；

所述线圈前端与所述鼓膜连接，所述线圈半径比所述磁芯半径大；

所述线圈罩在所述磁芯外边，产生的电能通过所述导线与所述桥式整流器连接，用于将产生的电能从交流电转换成直流电；

所述桥式整流器与所述功率放大器连接，将直流电进行放大；

所述功率放大器的输出端与所述控制芯片连接；

所述磁芯与所述外壳连接；

所述控制芯片通过所述导线与所述储能元件连接。

2.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，所述振动源用于对所述鼓膜产生振动的信号。

3.如权利要求2所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，所述振动源产生的振动信号是声波信号或机械振动信号。

4.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，所述鼓膜是用质量轻而且韧性比较好材料制作而成；以满足使所述鼓膜推动所述线圈切割磁感线以及所述压电陶瓷片发生的机械位移更大。

5.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，利用所述压电陶瓷片性能，将其贴在所述鼓膜上，随着所述鼓膜的振动使所述压电陶瓷片产生机械振动位移，产生电流。

6.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，所述线圈和所述鼓膜相连接，所述鼓膜的振动带动所述线圈的机械位移。

7.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，所述磁芯保持固定不动，有机械位移的所述线圈在所述磁芯形成的磁场中切割磁感线产生电流。

8.如权利要求1所述的基于振动发电给穿戴设备供能的自供电装置，其特征在于，在产生电能到储能元件之间加一个所述控制芯片，当产生的电能可供设备正常使用后，由所述控制芯片输出一指令使芯片上提示装置工作；以此提醒不需要振动源工作了。