CN113206618B - 一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，属于新能源领域。包括分为两部分的外壳，左侧壳体上下分别设有两个插口；压电振子插入插口；半圆弧管道与壳体内侧圆柱结构同心放置，两端的开口处与放置于外壳底座的压电振子自由端等高；纵向放置的半椭圆弧管道两端开口与纵向共线的压电振子自由端相接触并通过粘贴的方式固定；右侧外壳底座设有GPS定位模块，两侧壳体设有爪形卡扣与圆柱形卡口，通过两种卡扣固定于鸟类腿部形成完整的圆柱形外壳。本发明及一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，具有结构简单、体积小、耗能小、寿命长等优势，可主要解决远距离无线野生鸟类定位装置长期供电问题。

Description

一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置
技术领域
本发明及一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，通过收集鸟类运动所产生的振动机械能进行发电，属于压电发电技术领域。
背景技术
野生鸟类定位装置是带有跟踪轨迹和定位功能的装置，多用于野生鸟类的保护以及对候鸟迁徙规律的研究。由于鸟类迁徙中环境差异较大，常处于交通不便或人迹罕至之处故需要其具有覆盖性广、精度高的优势，且不受时间、地点、气候、地理环境等的限制。以往野生鸟类定位装置的使用方式是使用人员在将定位项圈固定在鸟类上时，通过将固定钩插入固定套的内部来将定位项圈固定在鸟类上，而野生鸟类在野外生存中，野外环境复杂多变，而野生鸟类多属于群居生存方式，且迁徙等活动时间周期又较长，不便于其更换定位装置中的供电电池，所以一般的电池及发电装置不适用于野生鸟类的定位装置，所以为了更好的研究野生鸟类动物的保护研究，首先需要解决其自供电问题。近年来，为了满足各类远距离无线监测及定位系统的自供电需求，人们提出了一种新型的微型压电发电装置，它具有结构简单、不发热、无电磁干扰、集成化高等特点，尤其适用远距离无线定位系统供电。目前，比较成熟的压电发电装置基本都是利用环境中的振动能量或手动操作进行发电的，通过鸟类运动所产生的的振动机械能用于定位装置的自供电尤为合适。
发明内容
本发明提出一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，以用来给野生鸟类保护研究所用的GPS定位装置供电。
一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，由中通圆柱形外壳(1)、半圆弧管道(2)、压电振子(3)、支座(4)、半椭圆弧管道(5)、GPS定位模块(6)、线圈(7)组成；中通圆柱形外壳(1)可拆卸为对称的两部分，两部分重合的切面处通过爪形卡扣(1-2)与圆柱形卡扣(1-3)固定于鸟类腿部，形成完整的圆柱形外壳，两种卡扣相对应的地方分别设有对应的爪形槽口(1-1)和圆柱形槽口(1-4)；每个压电振子(3)由一个铜基板(3-2)的上表面黏贴一个压电陶瓷片(3-1)所组成，压电陶瓷片(3-1)的长度小于铜基板(3-2)的长度，压电陶瓷片(3-1)的宽度与铜基板(3-2)宽度相同；支座(4)为一长方形框架插口，四个铜基板(3-2)依次插入并固定于支座(4)，四个均采用一端与支座(4)定形成一体；四个支座(4)别两两位于中通圆柱形外壳(1)左半侧上下两端，支座(4)放置方向与外壳半圆形顶盖及底座中轴线一致，宽度与铜基板(3-2)厚度相同；半圆弧管道(2)固定于柱形外壳(6)右半侧内的圆柱上，半圆弧管道(2)与圆柱同心放置，半圆弧轨道(8)高度与放置于底座的铜基板(3-2)自由端高度一致；两个半椭圆弧管道(5)纵向放置，分别固定于竖直共线的两个铜基板(3-2)的自由端，半椭圆弧管道(5)两端与两个铜基板(3-2)的自由端相重合；GPS定位模块(6)通过粘贴的方式固定于中通圆柱形外壳(1)右半侧底座上，以达到装配整个装置的目的。
作为上述方案的进一步改进，所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)外侧所缠绕的线圈(7)所选材料一致，采用普通铜制线圈。
作为上述方案的进一步改进，所述压电陶瓷片(3-1)的面积均为铜基板(3-2)面积的0.5。
作为上述方案的进一步改进，所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)内壁上涂有润滑剂，可以使两种管道内部的磁力小球可以灵活滑动。
作为上述方案的进一步改进，所述中通圆柱形外壳(1)左半侧切面处开设有与爪形卡扣(1-2)及圆柱形卡扣(1-3)，且对应位置处设有大小及形状相对应的槽口相配合。
1.本结构采用鸟类运动时多产生的机械能来供电，效率高，耗能小，寿命长，节约环保。
2.结构简单，不占用额外空间。
3.装置体积小的特点，进一步提高了能量的利用效率。
4.采用压电振子振动以及磁力耦合的方式发电，提高能量转换效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中所述中通圆柱形外壳的结构示意图；
图3是本发明中所述两种圆弧管道与压电振子装配后的结构示意图；
图4是本发明中所述压电振子的结构示意图；
图5是本发明中所述半椭圆弧管道与铜制线圈装配后的结构示意图；
图6是本发明中所述半圆弧管道已铜制线圈装配后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1～5，本发明实施例中，具体结构包括：
本发明中，中通圆柱形外壳(1)、半圆弧管道(2)、压电振子(3)、支座(4)、半椭圆弧管道(5)、GPS定位模块(6)、线圈(7)组成；中通圆柱形外壳(1)可拆卸为对称的两部分，两部分重合的切面处通过爪形卡扣(1-2)与圆柱形卡扣(1-3)固定于鸟类腿部，形成完整的圆柱形外壳，两种卡扣相对应的地方分别设有对应的爪形槽口(1-1)和圆柱形槽口(1-4)；每个压电振子(3)由一个铜基板(3-2)的上表面黏贴一个压电陶瓷片(3-1)所组成，压电陶瓷片(3-1)的长度小于铜基板(3-2)的长度，压电陶瓷片(3-1)的宽度与铜基板(3-2)宽度相同；支座(4)为一长方形框架插口，四个铜基板(3-2)依次插入并固定于支座(4)，四个均采用一端与支座(4)定形成一体；四个支座(4)别两两位于中通圆柱形外壳(1)左半侧上下两端，支座(4)放置方向与外壳半圆形顶盖及底座中轴线一致，宽度与铜基板(3-2)厚度相同；半圆弧管道(2)固定于柱形外壳(6)右半侧内的圆柱上，半圆弧管道(2)与圆柱同心放置，半圆弧轨道(8)高度与放置于底座的铜基板(3-2)自由端高度一致；两个半椭圆弧管道(5)纵向放置，分别固定于竖直共线的两个铜基板(3-2)的自由端，半椭圆弧管道(5)两端与两个铜基板(3-2)的自由端相重合；GPS定位模块(6)通过粘贴的方式固定于中通圆柱形外壳(1)右半侧底座上，以达到装配整个装置的目的。
作为上述方案的进一步改进，所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)外侧所缠绕的线圈(7)所选材料一致，采用普通铜制线圈。
作为上述方案的进一步改进，所述压电陶瓷片(3-1)的面积均为铜基板(3-2)面积的0.5。
作为上述方案的进一步改进，所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)内壁上涂有润滑剂，可以使两种管道内部的磁力小球可以灵活滑动。
作为上述方案的进一步改进，所述中通圆柱形外壳(1)左半侧切面处开设有与爪形卡扣(1-2)及圆柱形卡扣(1-3)，且对应位置处设有大小及形状相对应的槽口相配合。
非工作状态下，即鸟类停止运动行为或飞行平稳时，半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)中的磁力小球不发生滑动，压电振子(3)处于自然状态，不发生弯曲形变；工作时，即当鸟类腿部运动时，放置于半圆弧管道(2)与半椭圆弧管道(5)中的磁力小球沿着管道往复运动，产生机械能，当小球运动到半圆弧管道(2)两侧端口时，击打与半圆弧管道(2)接触的铜基板(3-2)的自由端，与此同时，放置于半圆弧管道(2)与半椭圆弧管道(5)中的磁力小球与缠绕于管道外侧的线圈(7)基于电磁感应将机械能转化为电能；随着鸟类的连续运动，压电陶瓷片(3-1)产生交替的轴向弯曲形变，从而将机械能转化为电能。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，由中通圆柱形外壳(1)、半圆弧管道(2)、压电振子(3)、支座(4)、半椭圆弧管道(5)、GPS定位模块(6)、线圈(7)组成；中通圆柱形外壳(1)可拆卸为对称的两部分，两部分重合的切面处通过爪形卡扣(1-2)与圆柱形卡扣(1-3)固定于鸟类腿部，形成完整的圆柱形外壳，两种卡扣相对应的地方分别设有对应的爪形槽口(1-1)和圆柱形槽口(1-4)；每个压电振子(3)由一个铜基板(3-2)的上表面黏贴一个压电陶瓷片(3-1)所组成，压电陶瓷片(3-1)的长度小于铜基板(3-2)的长度，压电陶瓷片(3-1)的宽度与铜基板(3-2)宽度相同；支座(4)为一长方形框架插口，四个铜基板(3-2)依次插入并固定于支座(4)，四个均采用一端与支座(4)定形成一体；四个支座(4)分别两两位于中通圆柱形外壳(1)左半侧上下两端，支座(4)放置方向与外壳半圆形顶盖及底座中轴线一致，宽度与铜基板(3-2)厚度相同；半圆弧管道(2)固定于柱形外壳(1 )右半侧内的圆柱上，半圆弧管道(2)与圆柱同心放置，半圆弧轨道(8)高度与放置于底座的铜基板(3-2)自由端高度一致；两个半椭圆弧管道(5)纵向放置，分别固定于竖直共线的两个铜基板(3-2)的自由端，半椭圆弧管道(5)两端与两个铜基板(3-2)的自由端相重合；半椭圆管道(5)内部放置一枚磁力小球；半圆弧管道(2)与半椭圆管道(5)外侧分别缠绕线圈(7)；GPS定位模块(6)通过粘贴的方式固定于中通圆柱形外壳(1)右半侧底座上，以达到装配整个装置的目的。
2.按照权利要求1所述的一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，其特征在于：所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)外侧所缠绕的线圈(7)所选材料一致，采用普通铜制线圈。
3.按照权利要求1所述的一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，其特征在于：所述压电陶瓷片(3-1)的面积均为铜基板(3-2)面积的0.5。
4.按照权利要求1所述的一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，其特征在于：所述半圆弧管道(2)和半椭圆弧管道(5)内壁上涂有润滑剂，可以使磁力小球在两种管道内部灵活滑动。
5.按照权利要求1所述的一种基于压电俘能原理的鸟类野生动物定位装置，其特征在于：所述中通圆柱形外壳(1)左半侧切面处开设有爪形卡扣(1-2)及圆柱形卡扣(1-3)，且对应位置处设有大小及形状相对应的槽口相配合。
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