CN204046464U - 一种基于压电效应的机载振动能量采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于压电效应的机载振动能量采集装置，包括依次连接的能量采集转化装置和能量存储装置和电压转换电路；所述能量采集转化装置包括依次连接的压电传感器、全波桥式整流电路和降压型转换器，通过所述压电传感器收集振动能量，并通过全波桥式整流电路和降压型转换器转换成电能；所述能量存储装置为5V的充电电池，所述充电电池将产生的电能存储；所述电压转换电路将所述充电电池的5V输出电压转换成系统需要的3.3V电压，本新型将飞机发动机振动时产生的机械振动能量采集后转化成电能，为各无线传感器节点供电，大大提高了无线传感器节点的工作时长，本装置简便易操作，使用效果好，成本低廉应用前景广阔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于压电效应的机载振动能量采集装置。
背景技术
在现有飞机上的无线传感器网络中的无线传感器节点的电能供应均为电池供电，不幸的是电池受限于容量和体积的限制，必须定期进行更换，既费时又费事，无线传感器节点的生存期受到巨大限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种将飞机发动机振动时产生的机械振动能量转化成电能，为各无线传感器节点供电的基于压电效应的机载振动能量采集装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于压电效应的机载振动能量采集装置，包括依次连接的能量采集转化装置和能量存储装置和电压转换电路；
所述能量采集转化装置包括依次连接的压电传感器、全波桥式整流电路和降压型转换器，所述压电传感器收集振动能量，并通过全波桥式整流电路和降压型转换器转换成电能；
所述能量存储装置为充电电池，所述充电电池与所述降压型转换器连接，所述充电电池将所述降压型转换器输出的电能存储；
所述电压转换电路包括电压转换芯片，所述电压转换芯片输入侧连接有电容C6和C7，所述电压转换芯片输出侧连接有C8和C9。
优选地，所述能量采集转化装置包括压电传感器、LTC3588-2芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电感L1，所述电容C1和电容C2并联连接，其一个并联点接地，另一个并联点连接在电容C3的一侧，所述电容C3的另一侧与所述LTC3588-2芯片的第三引脚连接，所述电容C4一端接地，另一端与所述LTC3588-2芯片的第七引脚连接，所述电感L1的一端连接所述LTC3588-2芯片的第五引脚，其另一端连接第六引脚，所述电容C5一端与所述电感L1连接，另一端接地，所述LTC3588-2芯片内集成了全波桥式整流电路和降压型转换器。
优选地，所述电压转换芯片为LT1529-3.3型电压转换芯片。
优选地，所述充电电池为镍氢充电电池。
优选地，所述压电传感器安装在飞机机身上。
优选地，所述压电传感器为VB21BL压电传感器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，能够为在发动机停车时为飞机上的无线传感器网络节点提供能量。大大提高了无线传感器节点的工作时长，本装置简便易操作，使用效果好，成本低廉应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型一个实施例的结构框图；
图2是本实用新型的所述能量采集转化装置的内部方框图；
图3是本实用新型的所述能量采集转化装置的电路图；
图4是本实用新型的所述电压转换电路的电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示的本实用新型所述一种基于压电效应的机载振动能量采集装置，包括依次连接的能量采集转化装置、能量存储装置和电压转换电路；飞机发动机启动时，由于机械的运行，发动机会产生振动，因此发动机会将产生的振动传递到与其接触的机身上。
所述能量采集转化装置包括依次连接的压电传感器、全波桥式整流电路和降压型转换器，压电传感器被固定飞机机身的相应位置上，这样由发动机产生的振动将通过机身传递到与其接触的压电传感器上，采集振动能量，并通过全波桥式整流电路进行整流后输出给所述降压型转换器，所述降压型转换器将电压转换后输出，所述全波桥式整流和降压型转换器可在常规现有技术中选择；图2是能量采集转化装置内部方框图，1脚和2脚分别连接到外部压电传感器的两个输出端。3脚连接至Vin，为控制内部PMOS的栅极是否打开，从而启用内部降压转换器提供参考电压。4脚为内部低功耗全桥整流电路的输入电压。外部的电容为储能电容。当储能电容的电压达到一定值即可导通内部降压型转换器。6脚用来检测输出电压，通过反馈实现对输出电压的调整。7脚为内部NMOS开关提供驱动电压。8脚和9脚的组合用来选择输出电压。当6脚电压达到输出目标值的92％时，10脚的逻辑电平变为高，表明输出电压正常。11脚为地。
所述能量存储装置优选的为充电电池，在本实施例中，所述充电电池的额定电压为5V,所述充电电池与所述降压型转换器连接，所述充电电池将所述降压型转换器输出的电能存储；
所述电压转换电路包括电压转换芯片，如图4所示，所述电压转换芯片输入侧连接有电容C6和C7，所述电压转换芯片输出侧连接有C8和C9，所述电容C5-C9为旁路和去耦电容，以便降低电源的纹波。所述电压转换芯片将所述充电电池的5V输出电压转换成系统需要的3.3V电压，然后提供给飞机上各处的无线传感器节点使用，实现了能源的回收利用，又提高了无线传感器节点的使用寿命，绿色环保，节能高效。
在优选的实施方案中，如图3所示，所述能量采集转化装置包括压电传感器、LTC3588-2芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电感L1，所述电容C1和电容C2并联连接，其一个并联点接地，另一个并联点连接在电容C3的一侧，所述电容C3的另一侧与所述LTC3588-2芯片的第三引脚连接，所述电容C4一端接地，另一端与所述LTC3588-2芯片的第七引脚连接，所述电感L1的一端连接所述LTC3588-2芯片的第五引脚，其另一端连接第六引脚，所述电容C5一端与所述电感L1连接，另一端接地，所述LTC3588-2芯片内集成了全波桥式整流电路和降压型转换器，如图3所示，LTC3588-2芯片Vin引脚为内部全桥整流电路的输出端，电容C1作为能量存储器积累从压电传感器产生的电荷，并作为内部降压型转换器的输入，当Vin引脚上拥有足够的电压时，内部降压型转换器就会产生一个稳定的电压通过Vout引脚输出。Vin的内部有一个20V的稳压二极管，可以将输入电压钳位在20V，保护芯片防止内部击穿。
在优选的实施方案中，所述电压转换芯片为LT1529-3.3型电压转换芯片。
在优选的实施方案中，所述充电电池为镍氢充电电池，但不限于镍氢充电电池，还可以采用其他5V充电电池。
在优选的实施方案中，所述压电传感器安装在飞机机身上。
在优选的实施方案中，所述压电传感器为VB21BL压电传感器，但不限于VB21BL压电传感器。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种基于压电效应的机载振动能量采集装置，其特征在于，包括依次连接的能量采集转化装置和能量存储装置和电压转换电路；
所述能量采集转化装置包括依次连接的压电传感器、全波桥式整流电路和降压型转换器，所述压电传感器收集振动能量，并通过全波桥式整流电路和降压型转换器转换成电能；
所述能量存储装置为充电电池，所述充电电池与所述降压型转换器连接，所述充电电池将所述降压型转换器输出的电能存储；
所述电压转换电路包括电压转换芯片，所述电压转换芯片输入侧连接有电容C6和C7，所述电压转换芯片输出侧连接有C8和C9。
2.如权利要求1所述的机载振动能量采集装置，其特征在于，所述能量采集转化装置包括压电传感器、LTC3588-2芯片、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电感L1，所述电容C1和电容C2并联连接，其一个并联点接地，另一个并联点连接在电容C3的一侧，所述电容C3的另一侧与所述LTC3588-2芯片的第三引脚连接，所述电容C4一端接地，另一端与所述LTC3588-2芯片的第七引脚连接，所述电感L1的一端连接所述LTC3588-2芯片的第五引脚，其另一端连接第六引脚，所述电容C5一端与所述电感L1连接，另一端接地，所述LTC3588-2芯片内集成了全波桥式整流电路和降压型转换器。
3.如权利要求1所述的机载振动能量采集装置，其特征在于，所述电压转换芯片为LT1529-3.3型电压转换芯片。
4.如权利要求1所述的机载振动能量采集装置，其特征在于，所述充电电池为镍氢充电电池。
5.如权利要求1-4任一项所述的机载振动能量采集装置，其特征在于，所述压电传感器安装在飞机机身上。
6.如权利要求5所述的机载振动能量采集装置，其特征在于，所述压电传感器为VB21BL压电传感器。
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2014
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