专利名称：自供电式ic读卡座椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及节能技术领域，尤其涉及一种自供电式IC读卡座椅。
背景技术：
现阶段公共场所广泛使用的回弹式座椅，当空座时椅面回弹贴在椅背上，当有人坐下时，椅面绕根部转动，直到与椅背大概垂直，同时座椅根部的弹簧被压缩，当人起立时，弹簧释放能量，将椅面再次回弹到椅背上。但此种回弹式座椅具有很大的缺点，人坐下的时候会对椅子造成冲击，同时在椅面回弹时也会对椅背造成冲击。这相当于利用人体坐下时所消耗的重力势能，来冲击椅子的材料，直至损坏，这种利用能量来损坏材料的方式大不可取；同时回弹时会带来两个板面冲击的噪音，这两点都不符合现代节能减排的思想。近年来，越来越多的节能技术应用在座椅上，座椅的功能也得到了开发。例如，光伏发电座椅，其利用吸收光能产生电能的发电方法，解决了座椅自供电的问题。但是这种发电座椅对地点要求很高，只能在太阳光明亮的场所使用，且太阳能吸收板必须面向阳光。而一般而言，实际公共场合中在光线强烈的地方并不会设置座椅，使得这种座椅难以在实际中得到广泛使用。又如，有网络功能的座椅，其为一种多功能座椅，可以接音频输出设备、SIM智能卡、触摸屏等，是一种新型的多功能椅子。但是这种椅子需要外接电源，且供给这些设备需要较大的电能，在实际生活中应用不方便，应用场合受到很大限制。目前，电磁发电技术已经非常成熟，但如何利用人坐下椅子的能量和起立时椅子回弹的能量来转换为发电机输出的电能，这个问题没有得以解决。现有的发电座椅只能解决的是坐下时发出电能，但是椅子却无法回弹；或者在回弹过程中流出的将是反向电流，这部分能量无法利用，给应用 带来了不方便，也浪费了部分电能。同时，现有的发电椅仅仅是储存电能，没有将这部分电能合理的应用，即使输出了电能未给生活造成太多便利。基于上述问题，本领域的技术人员致力于开发一种新型座椅，将人体坐下椅子和椅子回弹的能量都能转换为电能，以此节约能量并减少对椅子的冲击以延长椅子寿命，使得节约能量和节约材料一举两得；使得椅子能自动回弹，在人坐下和椅子自动回弹的过程中都可以发出电能，且输出的电流同向，不需要电压反向电路，最终还可以有效利用产生的电能，并进一步地考虑到公交车上IC读卡器主要设置在车门口，使得乘客上下车读卡时造成拥挤和极大的不便，且需要供给电能，本领域的技术人员利用椅子坐下和回弹发出的电能来给读卡器供电，提供了一种自供电式读卡座椅。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自供电式读卡座椅。为实现这样的目的，本发明提供的一种自供电式读卡座椅包括座椅、发电系统和读卡器模块，座椅包括椅座和椅架，座椅上设有弹簧，其中，发电系统和读卡器模块安装在座椅上，发电系统连接读卡器模块，发电系统包括齿轮、发电机和储能装置，座椅的椅架左右两端均焊接有1/4圆弧段的齿轮(6)，所述齿轮(6)的圆心与弹簧的轴心重合，所述齿轮
(6)与同等模数的齿轮(5)啮合,齿轮(5)的另一端为齿轮(4),齿轮(4)和齿轮(5)为同轴固定连接，转速相同，齿轮(4)与发电机轴端的齿轮(10)啮合，齿轮(4)和齿轮(10)为同等模数；齿轮(10)和发电机的转子固定连接，发电机输出电压和电流至储电装置；在齿轮(4)和齿轮(5)之间有反向止动机构。齿轮(6)、齿轮(5)、齿轮(4)、齿轮(10)和发电机均左右对称。 进一步地，在发电机及其轴端齿轮(10)之间装有飞轮。进一步地，座椅的椅座的两端开有对称的孔，座椅的椅架的相应位置也同样有等直径的孔；一根轴穿过椅架和椅座的孔以使得椅座可以绕所述轴与椅架做相对转动，同时所述轴上左右各嵌套有弹簧，对于每个弹簧，一个伸长臂插入椅座，另一个伸长臂插入椅架，使得椅子在人坐下时储存人的重力势能，起立后弹簧能量释放，将椅座回弹至竖直状态贴近椅背，嵌套的弹簧使得椅面做O 60度的转动。进一步地，所述反向止动机构为棘轮，左端棘轮的内衬与左端齿轮(5)固定连接，左端棘轮的外衬与左端齿轮(4)固定连接；右端棘轮的内衬与右端齿轮(5)固定连接,右端棘轮的外衬与右端齿轮(4)固定连接，右端棘轮内的牙盘方向和左端棘轮牙盘方向相反。进一步地，储能装 置为可充电的电瓶，电瓶则作为稳压电源，接入读卡器模块供其使用。进一步地，读卡器模块包括读卡器、卡座、蜂鸣器、LED灯、数码管，卡座、蜂鸣器、LED灯、数码管分别与读卡器的引脚连接，当IC卡插入时，蜂鸣器、LED灯相应的引脚电平变化，LED灯点亮一段时间，蜂鸣器同时响一下，此时读卡器也读取了卡的数据，对数据进行运算，并将新的数据再存入卡中，同时在数码管上显示卡的余额。进一步地，读卡器模块还包括USB接口，所述USB接口连接储能装置为读卡器供电。进一步地，读卡器内写入程序用于识别不同的卡，如公交IC卡，学生证，身份证。鉴于传统座椅的缺点，本发明利用人的重力势能来产生电能，利用坐下和椅子弹回两个过程的二次发电使得两次输出的电流均为同方向，无需再设计电压反向电路，避免对座椅材料的冲击并将此部分能量进行了有效利用，通过上述一系列机电结构的设计，使得座椅保持了自动回弹的功能，同时在该过程中高效利用了人体的重力势能，减少了对座椅材料的冲击，延长了其使用寿命，不仅节约了能量，也节约了材料，也让这些节约下来的电能用于便携读卡，为公共生活提供了便利。
图1为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的结构示意图。图2为图1中的自供电式读卡座椅的另一角度结构示意图。图3为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的发电系统的齿轮结构剖面图。图4为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的读卡器电路图。在附图中，I为椅架，2为椅座，3为长轴，4、5、6为一个齿轮组，7为发电机，8为USB接口，9为读卡器，10为发电机轴端的齿轮，11为储能装置，12为LED灯，13为棘轮的外衬，14为棘轮的内衬，15为发电机轴端的飞轮。
具体实施例方式以下结合附图对本发明较佳实施例的技术方案作进一步描述。图1为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的结构示意图，图2为图1中的自供电式读卡座椅的另一角度结构示意图。如图1和图2所示，I为椅架，它是由椅背，椅子侧壁和支脚固定连接的一个刚性结构；2为椅座，在椅座的一端开有对称的两个孔，椅架的相应位置也同样有等直径的孔；3为一根长轴，该轴穿过椅架和椅座的孔，使得椅座可以绕轴与椅架做相对转动，同时该轴上左右各嵌套有一个扭力弹簧，扭力弹簧的一个伸长臂插入椅座，另一个伸长臂插入椅架，使得椅子在坐下时弹簧储能，起立后弹簧能量释放，将椅座回弹至与椅背平行的状态，该弹簧使得椅面做O 60度的转动；椅架左右两端均焊接有1/4圆弧段的齿轮(6)，所述齿轮(6)的一端与椅座固定连接，且齿轮(6)的中心轴线与长轴(3)的轴线重合，当椅座旋转时，也将带动齿轮(6)绕轴线旋转；齿轮(5)的模数和压力角与齿轮(6)相同，齿轮(6)与同等模数的齿轮(5)啮合，这样则第一次增大了齿轮转速。齿轮(5)的另一端为齿轮(4)，齿轮(4)和齿轮(5)为同轴固定连接，其转速相同。在齿轮(4)和齿轮(5)之间有棘轮，左端棘轮的内衬与齿轮(5)固定连接，棘轮的外衬与齿轮(4)固定连接，当人坐下的时候，齿轮(6 )带动齿轮(5 )转动，此时齿轮(5 )和棘轮内衬一起转动，内衬的牙盘带动外衬一起转动，从而使得整个机构运作。但是当人站立起来，座椅回弹时，棘轮内衬同样转动，但是无法带动外衬一起传动，此时齿轮(5 )转动，齿轮(4 )不转动。同样，右端棘轮的内衬与齿轮(5)固定连接，棘轮的外衬与齿轮(4)固定连接，但是右端棘轮内的牙盘方向和左端棘轮牙盘方向相反，故当人坐下的时候齿轮(5)空转，当人站立起来的时候齿轮(5 )、右端棘轮、齿轮(10 )和齿轮(4 )则一起转动。意即人坐下的时候座椅左端发电，右端空转，同时储存弹簧的弹性势能；当人站站立起来的时候，弹簧释放弹性势能使得右端发电，左端空转。7、10分别为发电机及其轴端的齿轮。齿轮(4)与发电机轴端的齿轮(10)啮合，齿轮(4)和齿轮(10)为同等模数，这里则第二次增大了转速比。在人坐下的或者座椅面弹起的过程中，齿轮(10)保持高转速，而齿轮(10)直接和发电机的转子固定连接，使得人的重力势能和储存在弹簧中的能 量转换为电能。发电机输出电压和电流，可以储存在储电装置中，当需要用电时，通过变压器从储电装置中取用不同的电压。在发电机(7)及其轴端齿轮(10)之间装有飞轮，当椅子坐下时，齿轮(10)转动带动发电机的转子转动发电，当椅座停止运动时，齿轮(10)停止转动，但是飞轮靠惯性继续转动，带动转子继续转动发电。左右两端的发电机分别通过导线接入储能装置(11 )，储能装置(11)作为恒压电源分别与USB接口(8)、读卡器(9)、LED灯(12)连接。USB接口(8)利用储能装置中储存的电能为IC读卡器供电。读卡器(9)可识别公交IC卡，身份证等。序号12为LED灯。图3为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的发电系统的齿轮结构剖面图。棘轮的外衬(13)与齿轮(4)固定连接；棘轮的内衬(14)与齿轮(5)固定连接；当人坐下，齿轮(5)正转，齿轮(4)、(5)、(13)、(14) 一起转动，当椅子回弹，齿轮(5)反转时，仅仅有齿轮(5 )、( 14 )转动，齿轮(4 )、( 13 )保持静止。发电机轴端的飞轮(15 )的内圈有与棘轮牙盘相同的单向齿。当齿轮(10)正转时，齿轮(7)、(10)、(15)—起转动。当齿轮(10)停止转动时，齿轮(15)可以继续靠惯性转动。
图4为本发明的较佳实施例中的自供电式读卡座椅的读卡器电路图。本实施例中，采用的是Atmel89C52单片机。P10-P17管脚接的是卡座(即读卡器座)，当有IC卡插入时，这8个管脚可以读取IC卡中的数据，并给单片机中断信号，将数据写入单片机中。单片机对这些数据进行运算后，将新的数据又写入IC卡中。P32管脚用来检测是否有IC卡插入。P00-P05管脚是接入数码管，当读取IC卡的数据并进行运算后，将卡内余额显示在数码管上。P20管脚接蜂鸣器，当读取IC卡时，此处电平改变，蜂鸣器响。P21管脚接LED灯，当读取IC卡时，此处电平改变，灯亮起，亮灯时间可以编程设定。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种自供电式读卡座椅，包括座椅、发电系统和读卡器模块，座椅包括椅座和椅架，座椅上设有弹簧，其特征在于，发电系统和读卡器模块安装在座椅上，发电系统连接读卡器模块，发电系统包括齿轮、发电机和储能装置，座椅的椅架左右两端均焊接有1/4圆弧段的齿轮(6)，所述齿轮(6)的圆心与弹簧的轴心重合，所述齿轮(6)与同等模数的齿轮(5)啮合，齿轮(5)的另一端为齿轮(4),齿轮(4)和齿轮(5)为同轴固定连接,转速相同,齿轮(4)与发电机轴端的齿轮(10)啮合，齿轮(4)和齿轮(10)为同等模数；齿轮(10)和发电机的转子固定连接，发电机输出电压和电流至储电装置；在齿轮(4)和齿轮(5)之间有反向止动机构。
2.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，在发电机及其轴端齿轮(10)之间装有飞轮。
3.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，座椅的椅座的两端开有对称的孔，座椅的椅架的相应位置也同样有等直径的孔；一根轴穿过椅架和椅座的孔以使得椅座可以绕所述轴与椅架做相对转动，同时所述轴上左右各嵌套有弹簧，对于每个弹簧，一个伸长臂插入椅座， 另一个伸长臂插入椅架，使得椅子在人坐下时储存人的重力势能，起立后弹簧能量释放，将椅座回弹至竖直状态贴近椅背，嵌套的弹簧使得椅面做O 60度的转动。
4.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，所述反向止动机构为棘轮，左端棘轮的内衬与左端齿轮(5)固定连接，左端棘轮的外衬与左端齿轮(4)固定连接；右端棘轮的内衬与右端齿轮(5)固定连接,右端棘轮的外衬与右端齿轮(4)固定连接,右端棘轮内的牙盘方向和左端棘轮牙盘方向相反。
5.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，储能装置为可充电的电瓶，电瓶则作为稳压电源，接入读卡器模块供其使用。
6.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，读卡器模块包括读卡器、卡座、蜂鸣器、LED灯、数码管，卡座、蜂鸣器、LED灯、数码管分别与读卡器的弓I脚连接，当IC卡插入时，蜂鸣器、LED灯相应的引脚电平变化，LED灯点亮一段时间，蜂鸣器同时响一下，此时读卡器也读取了卡的数据，对数据进行运算，并将新的数据再存入卡中，同时在数码管上显示卡的余额。
7.如权利要求6所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，读卡器模块还包括USB接口，所述USB接口连接储能装置为读卡器供电。
8.如权利要求1所述的一种自供电式读卡座椅，其特征在于，读卡器内写入程序用于识别不同的卡，如公交IC卡，学生证，身份证。
全文摘要
本发明提供了一种自供电式读卡座椅，椅面左右均焊接1/4圆弧内齿轮，通过两个增速机构将人坐下和椅子回弹运动传到两个发电机。两端有牙向相反的棘轮止动机构，根部有扭簧。坐下时左端转动发电，右端棘轮内衬空转，弹簧储能。回弹时右端转动发电，左端棘轮内衬空转，弹簧放能。发电机外接IC读卡器(如公交卡)，应用在公交车，电影院，教室等公共场合，实现利用人体坐下的能量自动供给IC读卡器电能，使得车上刷卡更方便、更节能。
文档编号B60N2/44GK103231670SQ20131015734
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者姚晔, 卢思宇, 苏康宁 申请人:上海交通大学