将压力发电作为电源的自供电热量计费器的制作方法

本发明涉及一种自供电热量计费器，具体是将压力发电作为电源的自供电热量计费器。

背景技术：

为解决近些年来北方供暖出现的各种纠纷，提出按热量收取取暖费，实现公平、公正的取暖收费标准，市场上已产生有热量计费器并投入了使用。现有的热量计费器的电源基本上都是使用电池，使用时间短，更换不方便且需要定期维护，如果更换不及时容易造成计费不准。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种将压力发电作为电源的自供电热量计费器。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种将压力发电作为电源的自供电热量计费器，它包括入水管、出水管和暖气片的水流式取暖器，其特征在于还包括：

压力发电片设在出水管中的压力发电模块；

设置于所述暖气片上，由所述压力发电模块供电，接收两个分别位于入水管口处和出水管口处的温度传感器信息的温度测量传输模块；

设置于所述暖气片上，由所述压力发电模块供电，接收温度测量传输模块输出信息，并对信息进行运算和显示的运算模块。

所述压力发电模块包括压电悬臂梁，以及输入和输出依序连接的桥式整流电路、滤波电路、线性串联反馈式稳压电路、充电电路和蓄电池；其中，输入和输出依序连接的桥式整流电路、滤波电路、线性串联反馈式稳压电路和充电电路为发电电路模块。

压力发电模块的蓄电池为温度测量传输模块和运算模块提供电源，温度测量传输模块的信息输出端与运算模块的信息输入端连接。

压电悬臂梁中的压力发电片采用悬臂支撑方式，将压电片粘贴在悬臂梁的根部，置于出水管中，平面与出水管截面平行，在水力的冲击下产生最大的形变，从而获得最大的电能输出。

所述压力发电片采用压电陶瓷片。

所述压力发电片表面附有防水硅胶层，防止水破坏电路的导电性和安全性。

所述蓄电池采用锂电池。

运算模块经运算得到用户的使用热量，其计算公式如下：

Q=G*C*(tg-th)

式中，Q为供热系统向用户提供的热量，G为循环水量，C为水的比热容，tg为入口的水温，th为出口的水温。

将用户的使用热量乘以单价，就能换算得到用户的热量使用费用。

以上结构将压力发电作为电源的自供电热量计费器，在水流式取暖器入水管/出水管中流动的水在流经压电悬臂梁的压力发电片时，对压力发电片有个水流冲击压力，使得压力发电片不断产生形变，进而产生电能，经发电电路模块后，成为电源，并供给温度测量传输模块和运算模块使用，达到了自供电的目的。不仅实现了节能减排、环保，还避免了热量计费器电池更换不方便，以及更换不及时容易造成计费不准等问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图。

图2为实施例结构示意图。

图3是本发明压力发电电路模块的电路原理图。

图中，出水管1，压电悬臂梁2，防水硅胶层3，压力发电片4，隔水板5，发电电路模块6， 出水阀7，循环泵8，入水管9，入水阀10，入水温度传感器11，暖气片12，入水口13，出水口14，出水温度传感器15，运算模块16，温度测量传输模块17。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式，对本发明作进一步描述。

图1所示，是本发明的结构示意框图，结合图2实施例结构示意图一起来看，本发明包括入水管9、出水管1和暖气片12的水流式取暖器，其特征在于还包括压力发电模块、温度测量传输模块17、运算模块16。其中，压力发电模块包括压电悬臂梁2，以及输入和输出依序连接的桥式整流电路、滤波电路、线性串联反馈式稳压电路、充电电路和蓄电池；输入和输出依序连接的桥式整流电路、滤波电路、线性串联反馈式稳压电路和充电电路为发电电路模块6。压力发电模块的蓄电池为温度测量传输模块17和运算模块16提供电源，温度测量传输模块17的信息输出端与运算模块16的信息输入端连接；温度测量传输模块17和运算模块16设置在暖气片12上。温度测量传输模块17还包含分别位于水管入水口14处和出水口13处的入水温度传感器11与出水温度传感器15，两个温度传感器分别测出入水管9与出水管1中水的温度，并通过导线将温度信息传给温度测量传输模块17，温度信息经整理后又通过导线传给运算模块16。

由图2中可知，在压电悬臂梁2上设有压力发电片4、隔水板5和发电电路模块6，其中的压力发电片4采用悬臂支撑方式，将压电片粘贴在悬臂梁2的根部并置于出水管1/入水管9中，即压电悬臂梁2也可设在入水管9中，压电片平面与出水管截面平行，在水力的冲击下产生最大的形变，从而获得最大的电能输出。悬臂梁2与出水管1密封连接，防止漏水。所述压力发电片4采用压电陶瓷片。所述压力发电片4表面附有防水硅胶层3，防止水破坏电路的导电性和安全性。水流式取暖器包括出水管1及其上的出水阀7、入水管9及其上的入水阀10、暖气片12、在入/出水管的交接处有循环泵8、入水管的入水口13和出水管的出水口14。在出水阀7、入水阀10和循环泵8的控制下，热水从入水口13进入，经暖气片12、入水管9、循环泵8、出水管1和出水口14循环流动，将热能带给暖气片12，暖气片12散热供人们取暖。

为了图面的简洁，压力发电模块、入水温度传感器11、出水温度传感器15、温度测量传输模块17和运算模块16之间的连接导线没画出。

当流动的水流在水管1中流动时，在水管1中的压电悬臂梁2受到水流的冲击压力，压力发电片4产生形变，通过正压电效应产生电量并通过导线传给发电电路模块6，经发电电路模块6的桥式整流电路、滤波电路、线性串联反馈式稳压电路和充电电路后给蓄电池充电，供温度测量传输模块17和运算模块16电能。压电发电片4与桥式整流电路的电信号输入端EF连接，如图3所示，整流电路由整流桥组成，将压电片4产生的交流电压变换为直流电压U1，滤波电路中的电容C1用于滤去整流后输出电压U1中的纹波。在经过滤波电路生成相对平滑的直流电压后，然后经过由线性串联反馈式稳压电路生成可调节的稳定直流电压U2，最后经过充电电路给蓄电池充电。其中，充电电路为现有技术，或本技术领域的技术人员根据现有技术能容易做出，为了图面整洁，在图中未画出；T1、D1、R2为稳压电路的启动电路。当电容C1两端电压U1为一定值，且高于稳压管D1的稳定电压时，稳压管D1两端电压使T1导通，整个电路进入正常工作状态。线性串联反馈式稳压电路由电阻R3、R4、R5、R6、R7，三极管T2、T3，电容C2和运放A组成。输出电压的变化量由反馈网络取样电压V_D与基准电压V_C比较V_C-V_D，由误差放大电路A放大后的电压V_E去控制调整管T3的电压降V_CE，从而达到稳定输出电压的作用。当输入电压U1增加时，导致输出电压U2增加，随之反馈电压V_D也增加。V_D与基准电压V_C相比较，其差值经过误差放大电路A放大后使V_E和I_C3减小，V_CE增大，使U2下降，从而维持输出电压U2恒定。同理，当输入电压U1减小时，输出电压也基本保持不变。通过调节运放与R5的接触点来调节输出电压的大小从而满足充电电路的输入电压的要求。

运算模块16经运算得到用户的使用热量，其计算公式如下：

Q=G*C*(tg-th)

式中，Q为供热系统向用户提供的热量，G为循环水量，C为水的比热容，tg为入口的水温，th为出口的水温。

最终，将用户的使用热量乘以单价可以换算得到用户的热量使用费用。

压力发电模块将水流的动能利用起来，转化为电能，给热量计费器的温度测量传输模块和运算模块供电，实现了自供电。

本发明的压力发电实现了稳定的发电量并储存在在蓄电池中供热量计费器的温度测量传输模块和运算模块使用，不仅实现了节能减排、环保而且避免了电池更换不方便以及更换不及时容易造成计费不准等问题。