CN219087019U - 一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及仪器科学与工程领域，且公开了一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，通过压电仿生俘能板感应周围环境的振动，通过质量块带动撬板上下运动，仿生俘能板产生应变，使得与仿生俘能板固定的压电片产生应变，从而产生电能，当运动状态在AB之间运动，该运动状态为阱内运动；当运动状态在AC之间运动，突破势能壁垒，伴随着更高能量释放，该运动状态为阱间运动。当压电仿生俘能板从阱内运动转为阱间运动，突破势能壁垒的同时会伴随着大量能量释放，能高效的收集周围环境的振动能从而转换为电能，同时，装置简单，能够在野外无人区或恶劣环境中工作，应用范围广，实用性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及仪器科学与工程领域，具体为一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置。
背景技术
无线传感网络技术是一种分布式传感网络，系统的末端是由无数个可感知和监测外部的传感器组成。传感器之间通过无线方式组成网络通信系统，构成可以协作感知、采集和处理网络覆盖区域的环境参数。而监测设备或环境的各类参数，如温度、压力、应力、湿度等需要大量的传感器节点，每个传感器节点均需要提供一定的电能。
目前，传感器节点大多采用化学电池供电，但节点的使用寿命与容量有限的电池之间的矛盾越来越激烈。一方面传感器节点往往尺寸较小无法配置大容量的电池，这就导致节点的使用寿命受到了制约；另一方面，频繁的更换电池也为网络的维护带来了巨大的工作量，间接提升了网络部署的成本。尤其是对于一些部署在艰苦恶劣环境中的监测网络来说，每次维护都需要耗费巨大的人力和财力，甚至由于所处环境位置偏远或难以进行二次维护等原因导致根本无法进行电池的更换或充电操作，为此我们提出了一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，解决了上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述所述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，包括底座以及设置在底座上的两个长方体，两个所述底座之间设置有压电仿生俘能板，两个长方体上均设置有用于固定压电仿生俘能板的插杆，压电仿生俘能板上设置有杠杆部件。
优选的，压电仿生俘能板包括仿生俘能板以及设置在仿生俘能板上的压电片。
优选的，两个所述长方体相互对应的一侧等距开设有多组长度不同的沟槽，且多组沟槽的长度从上到下逐渐变长，仿生俘能板插接在沟槽内部。
优选的，仿生俘能板上开设有预留孔洞，插杆贯穿长方体以及沟槽将仿生俘能板固定在长方体上。
优选的，压电片通过环氧树脂或者聚丙烯中的其中一种与仿生俘能板固定，且压电片对称分布在仿生俘能板的上下表面，压电片材料均为PVDF聚偏二氟乙烯。
优选的，杠杆部件包括撬板以及设置在撬板末端的质量块，撬板焊接在仿生俘能板中间位置。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，具备以下有益效果：
1、该基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，通过压电仿生俘能板感应周围环境的振动，通过质量块带动撬板上下运动，仿生俘能板产生应变，使得与仿生俘能板固定的压电片产生应变，从而产生电能，当运动状态在AB之间运动，该运动状态为阱内运动；当运动状态在AC之间运动，突破势能壁垒，伴随着更高能量释放，该运动状态为阱间运动。当压电仿生俘能板从阱内运动转为阱间运动，突破势能壁垒的同时会伴随着大量能量释放，能高效的收集周围环境的振动能从而转换为电能，同时，装置简单，能够在野外无人区或恶劣环境中工作，应用范围广，实用性高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明长方体细节示意图；
图3为本发明井间运动以及井内运动示意图；
图4为本发明发电梁示意图；
图5为本发明俯视示意图。
图中：1、底座；2、长方体；3、插杆；4、仿生俘能板；5、压电片；6、撬板；7、质量块；8、沟槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，包括底座1以及设置在底座1上的两个长方体2，两个底座1之间设置有压电仿生俘能板，两个长方体2上均设置有用于固定压电仿生俘能板的插杆3，压电仿生俘能板上设置有杠杆部件。
进一步的，压电仿生俘能板包括仿生俘能板4以及设置在仿生俘能板4上的压电片5，电量收集模块与压电片5电性连接，仿生俘能板4是基于捕蝇草叶片而设计出来的。
进一步的，两个长方体2相互对应的一侧等距开设有多组长度不同的沟槽8，且多组沟槽8的长度从上到下逐渐变长，仿生俘能板4插接在沟槽8内部。
进一步的，仿生俘能板4上开设有预留孔洞，插杆3贯穿长方体2以及沟槽8将仿生俘能板4固定在长方体2上。
进一步的，压电片5通过环氧树脂或者聚丙烯中的其中一种与仿生俘能板4固定，且压电片5对称分布在仿生俘能板4的上下表面，压电片5材料均为PVDF聚偏二氟乙烯。
进一步的，杠杆部件包括撬板6以及设置在撬板6末端的质量块7，撬板6焊接在仿生俘能板4中间位置，与质量块共同对仿生俘能板加弯矩。
工作原理：运作过程包括以下步骤：
安装压电仿生俘能板4振动能量收集装置，确保所述底座1与外部振动环境刚性连接；
根据外部环境振动频率，调整质量块7质量和撬板6长度，并通过不同深度的沟槽8，使压电仿生俘能板4振动能量收集装置的共振频率与环境的激励频率一致或接近；
用第一导线连接所述压电片5；
用第二导线连接所述感应部件；
将第一导线和第二导线接入所述电量收集模块，收集输出的电能。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于，包括底座(1)以及设置在底座(1)上的两个长方体(2)，两个所述底座(1)之间设置有压电仿生俘能板，两个长方体(2)上均设置有用于固定压电仿生俘能板的插杆(3)，压电仿生俘能板上设置有杠杆部件。
2.根据权利要求1所述的一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于：所述压电仿生俘能板包括仿生俘能板(4)以及设置在仿生俘能板(4)上的压电片(5)，电量收集模块与压电片(5)电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于：两个所述长方体(2)相互对应的一侧等距开设有多组长度不同的沟槽(8)，且多组沟槽(8)的长度从上到下逐渐变长，仿生俘能板(4)插接在沟槽(8)内部。
4.根据权利要求2所述的一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于：仿生俘能板(4)上开设有预留孔洞，插杆(3)贯穿长方体(2)以及沟槽(8)将仿生俘能板(4)固定在长方体(2)上。
5.根据权利要求2所述的一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于：压电片(5)通过环氧树脂或者聚丙烯中的其中一种与仿生俘能板(4)固定，且压电片(5)对称分布在仿生俘能板(4)的上下表面，压电片(5)材料均为PVDF聚偏二氟乙烯。
6.根据权利要求2所述的一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置，其特征在于：杠杆部件包括撬板(6)以及设置在撬板(6)末端的质量块(7)，撬板(6)焊接在仿生俘能板(4)中间位置，与质量块共同对仿生俘能板加弯矩。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202222839593.3U CN219087019U (zh) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN219087019U true CN219087019U (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=86388607
Family Applications (1)
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| CN202222839593.3U Active CN219087019U (zh) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 一种基于捕蝇草叶片仿生的多稳态振动能量收集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219087019U (zh) |
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2022
- 2022-10-26 CN CN202222839593.3U patent/CN219087019U/zh active Active
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