CN110920535B - 一种自供电车辆跟踪与撞击报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自供电车辆跟踪与撞击报警装置，属汽车电子技术领域。主体的体腔底壁和顶壁上均设有安装孔、左壁上设有左销孔，体腔端部装有带右销孔的端盖；导销左右两端分别置于左右销孔内，导销上自左至右依次套有左弹簧、惯性块和右弹簧；惯性块上下两侧都设有由多个激励单元构成的激励器，激励单元的表面由自右至左依次相连的平段、升段和降段构成；安装孔的侧壁上装有由基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯压电振子，压电振子自由端顶靠在激励器表面上；压电振子和端盖上传感器经不同导线组与体腔侧壁上带能量转换及信号发射单元的电路板相连；行车加速度变化时压电振子与激励单元接触点发生变化并产生弯曲变形，从而将机械能转换成电能。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种自供电车辆跟踪与撞击报警装置。
背景技术
汽车定位导航系统在现实生活中已有广泛应用。但现有定位装置功能单一，主要是以引导驾驶员前往目的地为目标的。从实用的角度，车载定位跟踪系统还可实现车速实时监测上报、重大交通事故自动报警或车辆被盗追踪等功能，但由于现有定位系统是利用发动机供电的，发动机断电或出现故障时定位系统将无法继续工作；此外，现有定位系统都是外置的，可人为地关闭或被破坏掉，也无法用于速度监测和失窃追踪等方面。因此，为拓展定位系统的功能和实用性，首先需解决定位系统的能量供应问题，并需将电源及定位系统隐秘、密闭地安装，以提高可靠性和安全性。
发明内容
本发明提出一种自供电车辆跟踪与撞击报警装置。本发明采用的实施方案是：主体上设有体腔和支脚，体腔底壁和顶壁上均设有安装孔，安装孔为方形且其左侧壁上设有倾斜的安装面，安装面与顶壁及底壁间的夹角小于90度，体腔的左壁上设有左销孔，体腔的端部经螺钉安装有带右销孔的端盖，左右销孔均为盲孔，左右销孔为方孔或圆孔；导销左右两端分别置于左右销孔内，导销上自左至右依次套有左弹簧、惯性块和右弹簧，惯性块的销孔的左右两端分别设有用于安装左右弹簧的沉孔，左弹簧左右两端分别顶靠在体腔左壁和惯性块上，右弹簧左右两端分别顶靠在惯性块和端盖上。
惯性块上下两侧都设有由多个激励单元构成的激励器，上下两侧的激励器对称配置，激励单元的表面由自右至左依次相连的平段、升段和降段构成，升段和降段的升角均为30～45度；上下两侧的激励器的前后的宽度方向上都对称地开有两条用于减小摩擦的长槽。
主体的安装面上经压板和螺钉安装有压电振子，压电振子为由等厚度的基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板靠近惯性块安装，压电振子自由端的基板的翻边处顶靠在激励器的表面上，基板的翻边的凸起侧与激励器的表面接触；压电振子安装前的自然状态下基板与压电片粘接面的预弯半径为
其中：h为压电振子总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板和压电片材料的弹性模量，Tp和k31分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数；压电振子和安装在端盖上的传感器经不同的导线组与安装在体腔侧壁上的电路板相连，电路板上安装有能量转换及信号发射单元。
非工作时基板的翻边处顶靠在激励单元表面的平段与升段的交界处，压电振子变形量为零；压电振子的预弯半径无穷大且压电振子固定端两层都被夹持时，压电振子的许用变形量为
其中l为压电振子悬臂长度，h为压电振子总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板和压电片材料的弹性模量，Tp和k31为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。
车辆加速前进即向左行驶过程中，惯性块在其自身惯性力作用下相对主体向右运动，左弹簧伸长、右弹簧缩短，压电振子自由端与激励单元的接触点沿升段逐渐上移，当接触点移动到升段和降段交界处时压电振子的变形量小于其许用值；此后，行驶加速度继续增加即惯性块继续向右移动时，压电振子自由端与激励单元的接触点沿降段逐渐下移，接触点移动到降段与其相邻的平段交界处时右弹簧被压死，惯性块不再随车辆加速度的增加而继续向右移动，压电振子k的变形量为零。
车辆匀速行驶时惯性力为零，惯性块在左右弹簧作用下逐步回到其初始状态，进而使基板翻边处顶靠在激励单元表面的平段与升段的交界处，压电振子变形量为零。
右弹簧被压死的情况下车辆降速行驶时，惯性块在惯性力及左右弹簧作用下移动至其初始位置，然后随反向加速度继续增加再继续向左运动，这一过程中压电振子自由端与激励单元的接触点沿降段逐渐上移后再沿升段下移，直至移动到升段与平段交界处，此时左弹簧被压死，惯性块不再随加速度的继续降低而移动，压电振子的变形量为零。
车辆行驶中加速度的增加和减小是实时发生的，从而使惯性块沿导销往复运动并迫使压电振子往复弯曲变形，从而将机械能转换成电能；所生成的电能经导线传输给电路板，经转换处理后为信号发射单元供电，信号发射单元按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，传感器的测量值超过所设定阈值，报警系统被唤醒，电路板上的发射单元发出求救信号。
优势与特色：利用时变的行车加速度通过带置于惯性块上的激励器激励压电振子产生变形量可控的单向弯曲振动发电，用于发电的源动力充足、跟踪与撞击报警装置系统的强度及可靠性高、发电能力强。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中跟踪与撞击报警装置的结构示意图；
图2是本发明一个较佳实施例中主体的结构示意图；
图3是本发明一个较佳实施例中惯性块结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明一个较佳实施例中端盖的结构示意图。
具体实施方式
主体a上设有体腔a1和支脚a7，体腔a1的底壁a2和顶壁a3上均设有安装孔a4，安装孔a4为方形且其左侧壁上设有倾斜的安装面a8，安装面a8与顶壁a3及底壁a2间的夹角q小于90度，体腔a1的左壁a5上设有左销孔a6，体腔a1的端部经螺钉安装有带右销孔b1的端盖b，左销孔a6和右销孔b1均为盲孔，左销孔a6和右销孔b1为方孔或圆孔；导销c的左右两端分别置于左销孔a6和右销孔b1内，导销c上自左至右依次套有左弹簧e、惯性块d和右弹簧f，惯性块d的销孔d1的左右两端分别设有用于安装左弹簧e和右弹簧f的沉孔d2，左弹簧e左右两端分别顶靠在体腔a1的左壁a5和惯性块d上，右弹簧f左右两端分别顶靠在惯性块d和端盖b上。
惯性块d的上下两侧都设有由多个激励单元d0构成的激励器D，上下两侧的激励器D对称配置，激励单元d0的表面由自右至左依次相连的平段d3、升段d4和降段d5构成，升段d4的升角o和降段d5的升角p均为30～45度；上下两侧的激励器D的前后的宽度方向上都对称地开有两条用于减小摩擦的长槽d6。
主体a的安装面a8上经压板i和螺钉安装有压电振子k，压电振子k为由等厚度的基板k1和压电片k2粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板k1的预弯半径小于压电片k2的预弯半径，基板k1靠近惯性块d安装，压电振子k自由端的基板k1的翻边处顶靠在激励器D的表面上，基板k1的翻边的凸起侧与激励器D的表面接触；压电振子k安装前的自然状态下基板k1与压电片k2粘接面的预弯半径为
其中：h为压电振子k的总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板k1和压电片k2材料的弹性模量，Tp和k31分别为压电片k2材料的许用应力和机电耦合系数；压电振子k和安装在端盖b上的传感器g经不同的导线组与安装在体腔a1侧壁上的电路板h相连，电路板h上安装有能量转换及信号发射单元。
非工作时基板k1的翻边处顶靠在激励单元d0表面的平段d3与升段d4的交界处，压电振子k变形量为零；压电振子k的预弯半径无穷大且压电振子k固定端两层都被夹持时，压电振子k的许用变形量为
其中l为压电振子k的悬臂长度，h为压电振子k的总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板k1和压电片k2材料的弹性模量，Tp和k31分别为压电片k2材料的许用应力和机电耦合系数。
车辆加速前进即向左行驶过程中，惯性块d在其自身惯性力作用下相对主体a向右运动，左弹簧e伸长、右弹簧f缩短，压电振子k自由端与激励单元d0的接触点沿升段d4逐渐上移，当接触点移动到升段d4和降段d5交界处时压电振子k的变形量小于其许用值；此后，行驶加速度继续增加即惯性块d继续向右移动时，压电振子k自由端与激励单元d0的接触点沿降段d5逐渐下移，接触点移动到降段d5与其相邻的平段d3交界处时右弹簧f被压死，惯性块d不再随车辆加速度的增加而继续向右移动，压电振子k的变形量为零。
车辆匀速行驶时惯性力为零，惯性块d在左弹簧e和右弹簧f作用下逐步回到其初始状态，进而使基板k1的翻边处顶靠在激励单元d0表面的平段d3与升段d4的交界处，压电振子k的变形量为零。
右弹簧f被压死的情况下车辆降速行驶时，惯性块d在惯性力、左弹簧e及右弹簧f作用下移动至其初始位置，然后再继续向左运动，这一过程中压电振子k自由端与激励单元d0的接触点沿降段d5逐渐上移后再沿升段d4下移，直至移动到升段d4与平段d3交界处，此时左弹簧e被压死，惯性块d不再随加速度的降低而移动，压电振子k的变形量为零。
车辆行驶中加速度的增加和减小是实时发生的，从而使惯性块d沿导销c往复运动并迫使压电振子k往复弯曲变形，从而将机械能转换成电能；所生成的电能经导线传输给电路板h，经转换处理后供给信号发射单元，信号发射单元按所设定的时间间隔将车辆的位置及速度等信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，传感器g的测量值超过所设定阈值，报警系统被唤醒并发出求救信号。
Claims (1)
1.一种自供电车辆跟踪与撞击报警装置，其特征在于：主体的体腔底壁和顶壁上均设有安装孔，安装孔为方形且其左侧壁上设有倾斜的安装面，体腔的左壁上设有左销孔，体腔端部装有带右销孔的端盖；导销左右两端分别置于左销孔和右销孔内，导销上自左至右依次套有左弹簧、惯性块和右弹簧；惯性块上下两侧都设有由多个激励单元构成的激励器，激励单元的表面由自右至左依次相连的平段、升段和降段构成，升段和降段的升角均为30～45度；主体的安装面上装有压电振子，压电振子为由基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板预弯半径小于压电片预弯半径，基板靠近惯性块安装，压电振子自由端基板翻边处顶靠在激励器的表面上，基板的翻边的凸起侧与激励器的表面接触；压电振子和安装在端盖上的传感器经不同的导线组与安装在体腔侧壁上的电路板相连，电路板上安装有能量转换及信号发射单元；非工作时基板翻边处顶靠在激励单元表面的平段与升段的交界处，行车加速度变化时压电振子与激励单元的接触点沿激励单元表面的平段-升段-降段往复变化，压电振子往复弯曲变形将机械能转换成电能，行车加速度变化过大时左弹簧或右弹簧被压死；具体地，车辆加速时，惯性块向右运动，压电振子自由端与激励单元的接触点沿升段逐渐上移，当接触点移动到升段和降段交界处后，加速度继续增加时接触点沿降段逐渐下移，接触点移动到降段与其相邻的平段交界处时右弹簧被压死，惯性块不再随车辆加速的增加而继续向右移动，压电振子变形量为零；车辆匀速行驶时惯性力为零，惯性块在左弹簧和右弹簧作用下逐步回到其初始状态，压电振子变形量为零；右弹簧被压死的情况下车辆降速行驶时，惯性块在惯性力及左弹簧和右弹簧作用下移动至其初始位置，然后再继续向左运动，这一过程中压电振子自由端与激励单元的接触点沿降段逐渐上移后再沿升段下移，直至移动到升段与平段交界处，左弹簧被压死，惯性块不再向左移动，压电振子变形量为零；压电振子产生的电能经导线传输给电路板，经转换处理供给信号发射单元，信号发射单元将车辆位置及速度信息发射出去；当车辆受到强烈撞击时，报警系统被唤醒并发出求救信号。
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| US4286258A (en) | Motor actuated bell |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230915 Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. Address before: 321004 Zhejiang Normal University, 688 Yingbin Avenue, Wucheng District, Jinhua City, Zhejiang Province Patentee before: ZHEJIANG NORMAL University |
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| TR01 | Transfer of patent right |