CN204062796U - 基于压电发电的室内照明装置和用于其的智能照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种基于压电发电的室内照明装置和用于其的智能照明控制系统，它包括压电振子、电荷捕获与存储电路、充电电池和照明设备，所述的电荷捕获与存储电路包括整流电路、存储电路和稳压电路，压电振子与整流电路连接，整流电路与存储电路连接，稳压电路与储存电路连接，稳压电路后接充电电池和照明设备。所述的压电振子为压电晶体或压电陶瓷片。本实用新型所述的基于压电发电的室内照明装置，属于绿色环保型发电设备，具有发电持续时间长、电压值稳定、能量密度高、结构简单、应用方便等优点，所产生的电能直接用于室内照明供电。

Description

基于压电发电的室内照明装置和用于其的智能照明控制系统

技术领域

本实用新型属于一种微发电装置，特别是一种基于压电发电的照明装置。 

背景技术

压电发电的工作机理是基于压电效应，根据效应情况不同,分为正压电效应与逆压电效应。所谓正压电效应是指对压电材料沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力撤销后压电材料又重新还原至不带电状态。电荷的极性也随着作用力方向改变而改变。压电发电正是利用压电材料所具有的正压电效应，依靠外界振动使压电材料发生变形而产生电荷，将机械振动能量转化成电能，实现发电目标。这里用到的压电材料包括石英晶体或压电陶瓷等电介质，特别是压电陶瓷具有非常敏感的输入输出特性，可将微弱的机械振动信号转变为交变电信号。 

近年来利用压电材料进行能量收集的研究与应用开始受到人们的关注。工农业生产和日常生活中可利用的振动源无处不在，应用也不受场地限制。另一方面，利用压电材料进行压电发电装置开发具有结构简单、易于实现，成本低廉等优势，可大型化批量生产。日常生活中，人体运动所产生的振动就是压电发电的振动源之一。人体运动发电系统是在人体运动部位如足底或膝部安装压电晶体或压电陶瓷片，根据压电效应产生机理，压电片在某个方向受到压力作用会产生压缩形变，使压电片内部产生极化现象，在表面上产生电荷。压电效应实现了由机械能转换成电能的过程。 

但现有的压电发电装置，发电持续时间短、发电的电压不稳定，电能利用率低。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于压电发电的室内照明装置。 

本实用新型要解决的是现有压电发电装置，发电持续时间短、发电的电压不稳定，电能利用率低的问题。 

本实用新型的技术方案是：它包括压电振子和电荷捕获与存储电路、充电电池和照明设备，所述的电荷捕获与存储电路包括整流电路、存储电路和稳压电路，压电振子与整流电路连接，整流电路与存储电路连接，稳压电路与储存电路连接，稳压电路后接充电电池和照明设备。 

所述的压电振子为压电晶体或压电陶瓷片。 

所述的压电振子与电荷捕获与存储电路连接，压电振子的电学等效模型由微弱交流电压源Us、电容Cp和R1构成，微弱交流电压源Us上连接电容Cp和R1。 

所述的整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和电容C1、电容C2、电容C3，二极管D1、二极管D2、二极管D3依次连接，二极管D1、二极管D2、二极管D3上分别连接电容C1、电容C2、电容C3，该整流电路把微弱的交流电压转化为直流电压并进行三倍升压。 

所述的存储电路包括稳压二极管D4和超级电容Cd，稳压二极管D4与和超级电容Cd连接，存储电路实现电能存储。 

所述的稳压电路包括MAX1672芯片和外围电路，芯片上连接外围电路。 

所述的外围电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电感L1。 

所述的MAX1672芯片内设有升压式DC/DC变换器。 

一种用于压电发明室内照明装置的智能照明控制系统，该控制系统包51单片机模块、电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块；电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块均连接到51单片机模块上。 

本实用新型的优点：本实用新型所述的基于压电发电的室内照明装置，属于绿色环保型发电设备，具有发电持续时间长、电压值稳定、能量密度高、结构简单、应用方便等优点，所产生的电能直接用于室内照明供电。 

本实用新型所述的智能照明制系统优点：1）节能效果显著；2）延长照明设备使用寿命；3）提高照明质量；4）实现多种照明效果。有着广泛的实际应用和良好的推广前景。 

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。 

图2为本实用新型整流电路整流电路、储存电路原理图。 

图3为本实用新型稳压电路原理图。 

图4为本实用新型控制系统框图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。 

如图所示，本实用新型包括包括压电振子和控制电路、充电电池和照明设备，所述的电荷捕获与存储电路包括整流电路、存储电路和稳压电路，压电振子与整流电路连接，整流电路与存储电路连接，稳压电路与储存电路连接，稳压电路后接充电电池和照明设备。 

所述的压电振子为压电晶体或压电陶瓷片。 

所述的压电振子与电荷捕获与存储电路连接。 

该压电振子的电学等效模型由微弱交流电压源Us、电容Cp和R1构成，微弱交流电压源Us上连接电容Cp和R1。该微弱交流信号，需要三倍压整流电路将交变电转换成直流电，且针对整流电路转化后的直流电稳压特性不够好，难以直接为微型电池充电这一问题，需要稳压电路，以输出恒定直流电压为微型电池充电，并用于为智能照明与控制系统供电。 

所述的整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和电容C1、电容C2、电容C3，二极管D1、二极管D2、二极管D3依次连接，二极管D1、二极管D2、二极管D3上分别连接电容C1、电容C2、电容C3，该整流电路把微弱的交流电压转化为直流电压并进行三倍升压。 

所述的存储电路包括稳压二极管D4和超级电容Cd，稳压二极管D4与和超级电容Cd连接，存储电路实现电能存储。 

所述的稳压电路包括MAX1672芯片和外围电路，芯片上连接外围电路。 

所述的外围电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电感L1。 

所述的MAX1672芯片内设有升压式DC/DC变换器。 

一种用于压电发明室内照明装置的控制系统，该控制系统包51单片机模块、电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块；电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块均连接到51单片机模块上。 

本实用新型用MAX1672芯片作为稳压电路，能使输出电压值恒定。该稳压电路输入电压为U0，输出电压为U1。整流电路与存储电路稳压电路输出电压为U0。 

本实用新型的工作原理是：通过在人员流动密集的公共场所室内如汽车站、火车站等场合，利用人体行走时产生振动，使压电振子（即压电陶瓷片）受压产生机械变形从而发出电能。 

智能照明控制系统以51单片机模块为核心，电源模块由压电发电装置供电，通过光信号采集模块和人体信号采集模块分别采集室内光信号和人体信号，经51单片机模块分析和处理后，通过输出控制模块实现对室内照明设备的开关控制及亮暗程度调节。键盘模块主要用于密码输入及控制系统相关参数设置。LCD显示模块则用于显示光照强度及系统运行状态相关参数。 

人体信号采集模块工作原理：采用热释红外人体传感器对室内人体信息进行检测，当人体进入传感器监测的范围内时，传感器将输出一个有效的检测信号，此信号经检测信号处理电路进行放大、滤波和比较后输出一个控制电压，驱动输出控制模块，开启室内照明设备。 

光信号采集模块工作原理：采用光敏电阻检测室内环境的光照强度。根据光照强度不同，单片机发出不同的控制信号，通过输出控制模块改变照明设备电压值，实现对照明设备（如灯具）的亮度自动调节。 

Claims (9)

1.一种基于压电发电的室内照明装置，包括压电振子、电荷捕获与存储电路、充电电池和照明设备，其特征在于所述的电荷捕获与存储电路包括整流电路、存储电路和稳压电路，压电振子与整流电路连接，整流电路与存储电路连接，稳压电路与储存电路连接，稳压电路后接充电电池和照明设备。

2.根据权利要求1所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的压电振子为压电晶体或压电陶瓷片。

3.根据权利要求1所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的压电振子与电荷捕获与存储电路连接，压电振子的电学等效模型由微弱交流电压源Us、电容Cp和R1构成，微弱交流电压源Us上连接电容Cp和R1。

4.根据权利要求1所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和电容C1、电容C2、电容C3，二极管D1、二极管D2、二极管D3依次连接，二极管D1、二极管D2、二极管D3上分别连接电容C1、电容C2、电容C3，该整流电路把微弱的交流电压转化为直流电压并进行三倍升压。

5.根据权利要求1所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的存储电路包括稳压二极管D4和超级电容Cd，稳压二极管D4与和超级电容Cd连接，存储电路实现电能存储。

6.根据权利要求1所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的稳压电路包括MAX1672芯片和外围电路，芯片上连接外围电路。

7.根据权利要求6所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的外围电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7和电感L1。

8.根据权利要求6所述的基于压电发电的室内照明装置，其特征在于所述的MAX1672芯片内设有升压式DC/DC变换器。

9.一种用于压电发电室内照明装置的智能照明控制系统，其特征在于该控制系统包51单片机模块、电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块；电源模块、光信号采集模块、人体信号采集模块、输出控制模块、LCD显示模块和键盘模块均连接到51单片机模块上。