一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器的制作方法

本实用新型涉及传感系统技术领域，特别是一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器。

背景技术：

进入 21 世纪后，人类社会高速发展，同时却带来了众多的能源和环境问题。在有限的可利用能源和环境保护的双重制约面前，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑划。能源和环境问题越来越突出，主要表现在传统能源的不断减少及其对环境造成的危害日益突出。为了解决能源危机，全世界都把目光投向了新能源，人们希望新能源能够缓解目前紧张的能源供应。因此，环境中的微乳能量也称为了人们的关注焦点，人们希望将环境中的振动能、潮汐能、电磁能、太阳能加以收集，通过技术处理后能够给低功耗的器件利用。

随着社会的发展，传统化石燃料日渐枯竭，环境问题越来越突出。为了减少环境污染， 寻找可替代的清洁能源，科学家们提出了各种能量转换方案，如：太阳能发电，潮汐发电，风能及核能等。随着科学技术的进步，无线传感器技术已经渗透到我们生活的各个方面。无线通信已经逐步发展到能为人和物之间即时通信的物联网，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人们生活和生产的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们使用的化学电池为无线传感器节点供电是有着先天的不足，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。

尽管化学能电池因其方便的特点而被广泛应用，但是其有着自身的局限性。化学能电池供电这种方式一直工作可靠，但传感器网络的可用寿命取决于电池的可用寿命。这些电池一般能持续工作 3 ～ 5 年时间，在每个传感器节点中，都属于昂贵的组件。在有一些应用中难以更换电池，而且更换电池费用高昂。因此，人们希望能实现传感器的自供电，将自供电系统用在传感器网络系统中，可取代电池或延长电池的使用寿命。

近年来儿童、老人、大学生失联事件时有发生，如何及时定位失联者和失联者遇紧急情况及时发出请求信号是一个亟待解决的问题。可穿戴定位设备是一个较好的解决方案，目前市场可见定位手表、定位鞋、定位书包等产品。

但这些产品的供能方式大多采用电池供电或外接充电器供电，电源续航能力不足，在户外探险者掉队或遇到意外、老人或儿童迷路或遇到危险、卧底警察遇到危险、重要人物或高收入人群被绑架等诸多情况中，一旦定位设备的电源耗尽，用户是无法及时给定位设备充电的，从而影响了定位设备的使用，大大限制了突发情况的营救时间，给用户带来了诸多不便并且可能危及用户的生命安全。

现代社会娱乐生活愈来愈丰富多彩，各种娱乐道具如电子荧光棒，LED 拍手器、夜光发卡等成为节日、晚会不可或缺的一部分。LED 拍手器由三片透明塑料小手和一个手柄组成，用手轻轻摇晃即可发出清脆的掌声，同时在手掌内装有闪烁红绿蓝等不同颜色的 LED灯，从而营造出美丽欢乐的现场气氛。LED 拍手器可广泛适用于生日聚餐、社团公司活动、演唱会、晚会、运动会等喜庆活动中，同时也可用作玩具，给儿童带来乐趣，还可以作为夜晚照明的工具。但是，市场上的 LED 拍手器一般采用电池进行供电，电池的寿命限制了拍手器持续发光的时间，频繁更换电池不仅麻烦而且会造成环境污染，且现有的拍手器也没有实时定位功能。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器，本实用新型的拍手器通过拍打时将机械能转换为电能，来驱动拍手器上的发光体发光，持续供电从而实现实时定位、实时通信且结构简单。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器，包括拍手器手柄、两个拍手器手掌、电源装置、GPS定位模块、无线通信模块和发光体；所述电源装置包括压电发电模块和储能模块电路，所述压电发电模块包括第一压电层、橡胶隔层、第二压电层和2个垫片；所述储能模块电路包括整流模块、滤波模块、降压式变换模块、储能模块和输出控制模块；其中，

所述拍手器手掌安装在所述拍手器手柄的端部，所述GPS定位模块、无线通信模块和发光体安装于所述拍手器手掌侧面上，所述电源装置位于两个拍手器手掌之间，垫片设置在任一个拍手器手掌的内表面上，第二压电层设置在垫片上，橡胶隔层设置在第二压电层上，第一压电层设置在橡胶隔层上；

压电发电模块、整流模块、滤波模块、降压式变换模块、输出控制模块依次顺序连接，储能模块和整流模块连接，输出控制模块与GPS定位模块、无线通信模块、发光体分别连接，GPS定位模块与无线通信模块连接。

作为本实用新型所述的一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器进一步优化方案，所述整流模块、滤波模块和降压式变换模块包括LTC3588-1芯片、第一电容、第二电容和第一电阻；其中，LTC3588-1芯片的PZ1端与第一压电层连接，LTC3588-1芯片的PZ2端与第二压电层连接，LTC3588-1芯片的Vin2端、LTC3588-1芯片的D1端分别与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，LTC3588-1芯片的D0端接地，LTC3588-1芯片的SW端与第一电阻的一端连接，LTC3588-1芯片的Vout端与第一电阻的另一端连接。

作为本实用新型所述的一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器进一步优化方案，储能模块包括第三电容和第四电容，其中，LTC3588-1芯片的Vin端与第三电容的一端、第四电容的一端分别连接，第三电容的另一端与LTC3588-1芯片的CAP端连接，第四电容的另一端接地。

作为本实用新型所述的一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器进一步优化方案，输出控制模块包括LTC1515芯片、第二电阻、第五电容和第六电容；其中，LTC1515芯片的Vin端与第一电阻的另一端连接，LTC1515芯片的端与LTC1515芯片的5/端、LTC3588-1芯片的Pgood端分别连接，LTC1515芯片的Vout端与LTC1515芯片的POR端、第二电阻的一端分别连接，第二电阻的另一端与第六电容的一端连接，第六电容的另一端与地连接，LTC1515芯片的C1-端与第五电容的一端连接，LTC1515芯片的C1+端与第五电容的另一端连接。

作为本实用新型所述的一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器进一步优化方案，所述无线通信模块为GPRS无线传输模块。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本实用新型的发光拍手器通过拍打时将机械能转换为电能，来驱动拍手器上的发光体发光；从而实现了无需电池供电，避免了频繁更换电池、以及丢弃电池产生的环境污染；

（2）本实用新型产生的电能，持续供电从而实现实时定位、实时通信且结构简单。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是储能模块电路的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

图1是本实用新型的示意图，一种基于无线通信的自供电定位照明拍手器，包括拍手器手柄、两个拍手器手掌、电源装置、GPS定位模块、无线通信模块和发光体；所述电源装置包括压电发电模块和储能模块电路，所述压电发电模块包括第一压电层、橡胶隔层、第二压电层和2个垫片；所述储能模块电路包括整流模块、滤波模块、降压式变换模块、储能模块和输出控制模块；其中，

所述拍手器手掌安装在所述拍手器手柄的端部，所述GPS定位模块、无线通信模块和发光体安装于所述拍手器手掌侧面上，所述电源装置位于两个拍手器手掌之间，垫片设置在任一个拍手器手掌的内表面上，第二压电层设置在垫片上，橡胶隔层设置在第二压电层上，第一压电层设置在橡胶隔层上；

压电发电模块、整流模块、滤波模块、降压式变换模块、输出控制模块依次顺序连接，储能模块和整流模块连接，输出控制模块与GPS定位模块、无线通信模块、发光体分别连接，GPS定位模块与无线通信模块连接。

图2是储能模块电路的结构图，所述整流模块、滤波模块和降压式变换模块包括LTC3588-1芯片、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1；其中，LTC3588-1芯片的PZ1端与第一压电层连接，LTC3588-1芯片的PZ2端与第二压电层连接，LTC3588-1芯片的Vin2端、LTC3588-1芯片的D1端分别与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，LTC3588-1芯片的D0端接地，LTC3588-1芯片的SW端与第一电阻的一端连接，LTC3588-1芯片的Vout端与第一电阻的另一端连接。

储能模块包括第三电容C3和第四电容C4，其中，LTC3588-1芯片的Vin端与第三电容的一端、第四电容的一端分别连接，第三电容的另一端与LTC3588-1芯片的CAP端连接，第四电容的另一端接地。

输出控制模块包括LTC1515芯片、第二电阻R2、第五电容C5和第六电容C6；其中，LTC1515芯片的Vin端与第一电阻的另一端连接，LTC1515芯片的端与LTC1515芯片的5/端、LTC3588-1芯片的Pgood端分别连接，LTC1515芯片的Vout端与LTC1515芯片的POR端、第二电阻的一端分别连接，第二电阻的另一端与第六电容的一端连接，第六电容的另一端与地连接，LTC1515芯片的C1-端与第五电容的一端连接，LTC1515芯片的C1+端与第五电容的另一端连接。

橡胶隔层用于将第一压电层和第二压电层之间分隔开以避免相互间的磨损，垫片可用于增加第一压电层和第二压电层的变形量，以提高发电效率。当拍手器晃动时，第一压电层和第二压电层受到振动压力时，发生弯曲变形，即产生电压输出至整流单元；

整流模块，用于对电压进行整流处理，输出整流后的直流电至滤波模块和储能模块；

滤波模块，用于对直流电进行滤波，输出滤波后的直流电至降压式变换模块；

降压式变换模块，用于对滤波后的直流电进行限压处理，输出限压后的直流电至输出控制模块；

输出控制模块，用于对限压后的直流电进行稳压，输出稳定的电压至GPS定位模块、无线通信模块、发光体供电；

所述限压后的直流电若低于储能单元的储能电压时，所述储能模块对整流模块放电。

GPS定位模块进行定位并通过无线通信模块发送定位信号至外部的监测终端，监测终端处的监测者即可实时得到位置信息。

无线通信模块可为蓝牙模块、ZigBee模块、WIFI模块或GPRS无线传输模块。

本实用新型还包括按键模块，输出控制模块、按键模块、发光体依次顺序连接，通过按键模块控制LED灯的亮灭。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。