专利名称：无电源型安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无电源型安全装置，它能在没有电源的情况下，通过使用压电陶瓷元件的压电电力产生装置，来检测一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出。
背景技术：
大多数被安装在一幢建筑物的窗或门之上的普通的安全装置通常在事后被安装到窗或门的加锁部分。这些安全装置很容易从外部被检测到，并且通过损坏玻璃或门就能有意地使其停止工作。
还有，在这样的普通的安全装置中，为工作所需的电源引线有待于事后安装。当普通的安全装置被安装到一幢房屋的所有窗或门上时，设备成本或施工成本将极大地增加。此外，通常需要向所有的安全装置供电。因此，其运行成本也出乎意料地增加。
再有，在普通的安全装置中，需要安装多个相同种类的装置，使得难以在瞬间中确定一个特定的打开或关闭位置。而且，由于普通的安全装置起到一个单独的部件的作用，所以普通的安全装置难以跟其他的安全系统结合在一起。相应地，普通的安全装置在实践中存在大量待解决的问题。
对那些用于监视进入或离开建筑物或房间的监控装置或者用于监视在停车场中的停泊或驶离状态的装置来说，上述问题是共同的。
作为解决上述问题的手段，可以考虑一种方法，借助于这种方法，通过一种使用压电陶瓷元件的压电电力产生装置，就能在无电源状态下对上述各种状态中的每一种进行监视。
压电材料作为介于机械能与电能之间的转换元件，具有各种应用方面。作为呈现出压电效应的材料，多种无机和有机材料是众所周知的。作为当前付诸实际应用的材料，诸如PZT型陶瓷(压电陶瓷)被当作范例。
压电陶瓷元件是具有压电特性的元件，上述特性以这样一种方式被形成，即，直流高压被施加到一种多晶材料以产生剩电。由于可以根据压电陶瓷元件的组成来相当自由地改变基本的压电常数，所以其用途是很广泛的。特别是，由锆钛酸铅组成的压电陶瓷元件(PZT)具有组成比例或添加剂的宽广的选择范围，以及多种应用范围。
通过将压电陶瓷元件板按单位安置到由丙烯酸材料制成的基座上，并且用由诸如金属那样的硬材料制成的保持器来固定该基座的两个端部，就能形成使用压电陶瓷元件的普通的压电电力产生装置。然后，一些钢球跌落到陶瓷元件板之上，由于跟压电元件板发生碰撞而施加机械的冲击能，在包括基座在内的压电元件板上激发弯曲式振荡从而取出电能。
然而，虽然普通的PZT型压电陶瓷元件的实用性是人们所期待的，但是它所产生的能量是很小的。因此，普通的PZT型压电陶瓷元件在实用性方面的低效率是人们不愿意看到的。由于使用这种类型的压电陶瓷元件的压电电力产生装置具有一些重要的因素，例如，压电陶瓷板的自然振荡实质上需要尽可能长地继续下去，以及需要向压电陶瓷元件施加多么强大和有效的冲击力，所以就产生这些问题。
然而，大多数普通的压电电力产生装置都没有支撑结构，使得压电陶瓷元件板的自然振荡不伴有机械阻力，也没有这样一种结构，使得各钢球能继续向压电陶瓷元件施加冲击力，例如在日本专利申请公开号第2001-145375号中所公开的那样。在使用钢球的结构中，当需要获得适当的能量时，在这些情况下，除了采用让许多钢球尽可能多地跟压电陶瓷元件发生碰撞的方法以外，别无他法。
考虑到上述情形，设计了本发明。本发明的一个目标就是在那些需要使用无电源系统的地方，或者在那些优先地适用无电源系统的地方，提供一种无电源型监控装置，在其中，通过对压电陶瓷元件进行一次打击，就能有保证地获得不低于由使用钢球的普通压电电力产生装置所获得的输出电流的数十倍的能量，并且通常用能够自动地和重复地打击压电陶瓷元件的装置来构成压电电力产生装置，使之能有保证地产生具有实用能级的能量，作为这种类型的监控装置的电源。
发明内容
为了达到上述目标，在权利要求1中所定义的本发明涉及在一种无电源型安全装置中的一种无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出。压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力。该压电电力产生装置包括一对压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态之下，在这种状态下，每个压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；一个摆部件，按照它所受到的激励通过一个弹性部件而发生振荡；一对其他弹性部件，它们被固定到一个弹性部件的两端并按照垂直于一个弹性部件的方向而延伸；以及多个硬打击部件，它们分别被固定到这个其他弹性部件对子的各端部，以便交替地打击这个压电陶瓷部件的对子，并分别向各压电陶瓷部件施加冲击。在摆部件的振荡期间，连续地、交替地重复进行以下两种动作，以连续地产生电力，在这两种动作中，其一是打击动作，即，打击部件对子中的一个打击部件打击压电陶瓷部件对子中的一个压电陶瓷部件，其二是分离动作，即，打击部件对子中的另一个打击部件离开压电陶瓷部件对子中的另一个压电陶瓷部件。
根据在权利要求1中作为技术先决条件而定义的无电源型监控装置而在权利要求2中定义的本发明，其特征在于，一个弹性部件是由一块矩形的板状叶簧或者一个螺旋弹簧制成的，并且其他弹性部件的对子是由一个圆柱形杆簧、一个矩形的叶簧或者一个螺旋弹簧制成的。
根据在权利要求2中作为技术先决条件而定义的无电源型监控装置在权利要求3中定义的本发明，其特征在于，在摆部件的振荡期间，其他弹性部件的对子形成一间歇的机制，用于连续地、交替地重复每一个打击部件对每一个压电陶瓷部件的打击动作和分离动作。
在权利要求4中所定义的本发明涉及无电源型安全装置中的无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出。压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力。该压电电力产生装置包括至少一个压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态之下，在这种状态下，压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；由弹簧材料制成的一个基座部件；一对弹性部件，它们被固定到该基座部件的一个垂直部分之上；以及多个硬打击部件，它们分别被固定到上述其他弹性部件对子的两个端部，用于打击该压电陶瓷元件，以便对压电陶瓷部件进行打击，并向压电陶瓷部件施加冲击。一个外力被施加到打击部件其中之一，使得其他打击部件连续地重复一种由于谐振动作而发生的垂直振荡。
根据在权利要求4中作为技术先决条件而定义的无电源型监控装置在权利要求5中定义的本发明，其特征在于，这个弹性部件的对子具有距离基座部件相同的长度，并且被固定到该基座部件之上，并且被固定到基座部件的两个端部的各打击部件具有实质上相同的形状和重量。
根据在权利要求4或权利要求5中作为技术先决条件而定义的无电源型监控装置在权利要求6中定义的本发明，其特征在于，通过使用拧螺丝钉、砸边、粘合剂或焊接方法中的任何一种，来将弹性部件的对子整体地连接到基座部件之上。
图1是一份解释性的正视图，表示一个推拉门的安装状态，在该推拉门上安装了根据本发明的一个监控装置。
图2是一份解释性的结构图，表示在其中纳入了监控装置的一个月牙形锁的结构。
图3是一份结构图，表示被纳入该监控装置的一个压电电力产生装置的示意性的结构。
图4(a)是一波形图，表示一个摆部件以及压电电力产生装置的一对打击部件的位移量，图4(b)是一波形图，表示摆部件以及这个打击部件对的速度。
图5表示用于测量由压电电力产生装置产生的能量的电路。
图6表示由该测量电路测出的由压电电力产生装置产生的能量值。
图7是一结构图，表示被纳入根据本发明的监控装置的另一个压电电力产生装置的示意性的结构。
图8是一份图，表示由类似于图5的测量电路那样的测量电路所测出的由另一个压电电力产生装置产生的能量值。
具体实施例方式
现在，利用诸附图对本发明的各实施例进行详细说明。
图1表示本发明的第一实施例。第一实施例表示这样一种情况本发明的监控装置K被安装到由铝窗框制成的窗户20，作为被安装在一座建筑物的窗口W上的一个打开和关闭部件。
在根据第一实施例的窗户20的一种基本形式中，两个推拉门22和23被装入一个基本上是方形的窗框21之中，后者由铝窗框制成，作为一个固定在建筑物之上的框架，使得这两扇门能以镜像方式自由地滑动。设有监控装置K的一个月牙形锁25被安置在推拉门22的一个内部垂直框架部件24上，使之能跟被安置在另一扇推拉门23上的啮合部件(未示出)进行可拆卸的啮合。监控装置K被提供用来以跟窗口20的打开与关闭动作互锁的方式进行工作，以便检测窗户20的打开与关闭动作。
如图2所示，月牙形锁25的基本结构包括，操作杠杆部件26以及一个基本上为半圆形的啮合部件27，后者被连接到操作杠杆部件26，并且被这样保持，使之能环绕一根作为旋转中心的轴自由地转动。通过操作杠杆部件26使啮合部件27转动，以使啮合部件27跟被安装在另一扇推拉门23之上的啮合部件相啮合。
在第一实施例中，在上述轴的内侧，安装了一个互锁片29，用以根据月牙形锁25的啮合部件27的旋转动作，来对示于图3的一个操作部件28施压。互锁片29对操作部件28施压，使得操作部件28(其中心部件被支撑)的另一个端部发生旋转，从而对图3中的一个压电电力产生装置1的钢球50施压，这将在下面加以说明。由互锁片29进行施压的操作完成之后，由一根弹簧(未示出)的推动力使操作部件28自动地返回到原始位置。在返回操作中，操作部件28按照逆时针方向对钢球50施压，如图3所示。
另一方面，如图3所示，压电电力产生装置1包括一个框架9，它被固定在推拉门22的内部垂直框架部件24之上；一对压电陶瓷元件10A和10B，它们被设置在框架9的一个上表面9A的上下两侧；衬垫材料3，用于使这个压电陶瓷元件对子10A和10B处于一种软状态之下，在这种状态下，压电陶瓷元件10A和10B中的每一个的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；一个球形重物(一个摆部件)50在一种激励的作用下，通过一个矩形板状叶簧51发生振荡；一对圆柱形杆簧52和52’，它们被固定在叶簧51的上下两侧，并且沿着一个垂直于叶簧51的垂直方向而延伸；以及各钢球(硬的打击部件)53和53’分别被固定到这个杆簧对子52和52’的各端部52a，并且用作交替地打击压电陶瓷元件10A和10B的重物，以便向压电陶瓷元件10A和10B中的每一个施加一种冲击。
这个压电陶瓷部件对子10A和10B分别包括两块板状的压电陶瓷元件10a和10b，它们具有相同的材料，相同的形状以及相同的厚度。压电陶瓷元件10a和10b的极化的极性具有相同的方向。在压电陶瓷元件10a和10b之间，设置了由例如磷铜或黄铜那样的导电金属制成的厚度为10μm到50μm的极薄的金属电极11。通过将极薄的金属电极11结合到压电陶瓷元件10a和10b来形成每一个压电陶瓷元件。
然后，例如，当一侧的压电陶瓷元件10a扩展时，另一侧的压电陶瓷元件10b收缩，并且输出电压的电极相反。因此，在电力产生结构中，压电陶瓷元件10a和10b以并联方式互相连接。这就是说，当产生上述的弯曲式振荡时，在一个压电陶瓷元件10a(或10b)中，扩展和收缩两种动作都发生，这样就能在不消除极化的条件下有效地产生电力。通过使用被连接到压电陶瓷元件10a和10b以及金属电极11的导线9A、9B和9C，就能得到作为已产生的电能的电流。
还有，每一块衬垫材料3是由一种合成树脂材料、一种橡胶材料或者一种通过将这些材料形成为海绵状而获得的软材料制成。通过使用粘合剂，仅将衬垫材料3的中央部分或两端固定到压电陶瓷部件10A和10B中的每一个，同时固定到框架9的上表面9a。这样一来，压电陶瓷部件10A和10B中的每一个的振荡就尽可能地几乎不发生阻尼。即，当压电陶瓷部件10A和10B中的每一个发生振荡时，压电陶瓷部件10A和10B中的每一个的支撑部件构成使压电陶瓷部件10A和10B中的每一个的振荡发生阻尼的因素。为了去除这种阻尼因素，通过使用衬垫材料3，尽可能地使压电陶瓷部件10A和10B达到自由状态。
压电陶瓷部件10A和10B中的每一个的变形构成压电陶瓷本身的自然振荡，并且继续一段时间。为了将这种自然振荡长时间地继续保持下去，重要的是不要把这种自然振荡传送到除了压电陶瓷部件10A和10B以外的其他部件中去。每一个压电陶瓷部件10A和10B的自然振荡被转换为电能，然而，其他结构部件的振荡都形成一种机械阻力来吸收自然振荡的能量，使得无法得到电能。因此，作为一种用以实现软接触的手段，使得自然振荡不致于在每一个压电陶瓷部件10以及其他结构部件之间进行传送，就需要使用上述的衬垫材料3。相应地，每一个压电陶瓷部件10A和10B的自然振荡就能长时间地继续下去，以提高电力产生效率。
需要理解的是，衬垫材料3被用来缓和被施加到压电陶瓷部件10A和10B的冲击。可以将一块保护板(未示出)固定到每一个压电陶瓷部件10A和10B的打击表面的中央部分。该保护板由金属、合成树脂或诸如此类制成，以便使每一个压电陶瓷部件10A和10B在受到每一个钢球53或53’的打击时能受到保护。
矩形的板状叶簧51具有下端部51c，它被固定到框架9，并且可以沿着相对于框架9的水平方向而延伸。球形重物50被固定到叶簧51的一个端部51a。垂直杆簧的对子52和52’的基座的各端部52b分别地被固定到叶簧51的下端面的一个中间部分51b的中部。因此，在垂直于叶簧51的垂直方向上，杆簧的对子52和52’各延伸一个相等的距离。钢球53和53’作为重物分别地被固定到杆簧对子52和52’的各端部52a。
如图3的箭头标记所示，当重物50或叶簧51在垂直方向受到激励、因而重物50沿垂直方向发生振荡时，在上下两部分将交替地、连续地重复进行以下两种动作其一是打击动作，即，作为打击部件的钢球对子53和53’中的一个钢球(一个打击部件)53打击压电陶瓷部件对子10A和10B中的一个压电陶瓷部件10A(图3的下面)，其二是一个分离动作，即，钢球对子53和53’中的另一个钢球(另一个打击部件)53’离开压电陶瓷部件对子10A和10B中的另一个压电陶瓷部件10B(图3的上面)。这就是说，在重物50的振荡过程中，杆簧对子52和52’分别形成一种间歇的机制，使得位于压电陶瓷部件10A和10B的上下两部分的钢球53和53’连续地和交替地重复进行打击动作和分离动作。
在按照上述方式构成的连续激励的压电电力产生装置1中，钢球对子53和53’对板状的压电陶瓷部件对子10A和10B进行打击，从而向压电陶瓷部件施加变形。因此，电力得以产生。这就是说，叶簧51的重物50受到操作部件28的一次激励后，重物50就产生上下振荡，同时存储动能。所存储的动能使上下杆簧的对子52和52’中的某一个交替地受到激励，从而使钢球53和53’分别地、交替地、连续地和重复地对压电陶瓷部件10A和10B进行打击，以产生电力。
重物50的位移量(振荡的一个量)以及钢球53和53’中的每一个的位移量的相位之间的关系示于图4(a)。重物50的速度(角速度)以及钢球53和53’中的每一个的速度(激励速度)的相位之间的关系示于图4(b)。在图4(a)的波形图中，重物50的位移用实线A来表示。一个钢球53的位移用虚线B来表示。另一个钢球53’的位移用点划线C来表示。在图4(b)的波形图中，重物50的速度用实线E来表示。一个钢球53的速度用虚线F来表示，并且另一个钢球53’的速度用点划线G来表示。
正如从图4(a)和4(b)所能理解的那样，在重复激励振荡型的压电电力产生装置1中，由于钢球对子53和53’对板状的压电陶瓷部件10A和10B进行打击，使得重物50的存储的振荡力(动能)要分出一部分用于消耗，所以在重物50的运动以及钢球对子53和53’中的每一个的运动之间产生了一阶滞后(相对于最佳相位产生了大约90°的滞后)。因此，当重物50的速度为零或很低时，一个钢球53或另一个钢球53’的速度可以被设置为最大值。相应地，钢球53和53’中的每一个相对于压电陶瓷部件10A和10B的激励速度可以被设置为最大值，同时重物50的振荡(振动)可以连续地重复进行下去。
再有，在重物50的振荡过程中，被垂直地固定到叶簧51(重物50固定于其上)之上的杆簧对子52和52’形成间歇的机制(一阶滞后机制)，在其中，钢球53和53’分别地、交替地和连续地重复进行相对于压电陶瓷部件对子10A和10B的向右的和向左的打击动作和分离动作。相应地，跟一种没有间歇的机制的激励(即，钢球仅被固定到叶簧51的一侧)相比，通过对重物50进行一次激励，就能使钢球53和53’分别地、交替地、连续地和重复地进行打击动作。
在没有间歇的机制的激励的情况下，当重物50具有速度时，由于突然的碰撞，可以使速度达到零。因此，一次打击的动能是很大的，然而，不能获得重复的运动。但是，在本实施例中，如图4(b)所示，由于杆簧对子52和52’的作用，使得每一个钢球53和53’出现最大速度的位置滞后于重物50出现最大速度的位置。当重物50的速度为零或较低时，一个钢球53或另一个钢球53’被设置为最大值，使得每一个压电陶瓷部件10A和10B都能在最大打击力数值下被打击。这样一来，就能获得不低于普通电力产生效率的数十倍的电力产生效率。例如，作为一个安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出，所产生的能量可以被保证达到实用的水平。振荡型压电电力产生装置1在结构上是简单的，并且能够更经济地获得较大的输出电流。因此，该压电电力产生装置是实用的。
如上所述，在重物50的振荡过程中，在上下两部分将交替地、连续地重复进行以下两种动作其一是打击动作，即，钢球对子53和53’中的一个钢球53打击压电陶瓷部件对子10A和10B中的一个压电陶瓷部件10A，其二是一个分离动作，即，钢球对子53和53’中的另一个钢球53’离开压电陶瓷部件对子10A和10B中的另一个压电陶瓷部件10B。这样一来，在重物50受到一次激励的情况下，通过钢球53和53’分别地、交替地和连续地重复进行打击动作，就能有保证地获得不低于使用一个钢球的普通压电电力产生装置的输出电力的数十倍的能量。
在这里，用一个6.3g(克)的钢球来形成图3所示的重物50。用一块宽度为5mm、厚度为0.4mm并且长度为28mm的弹簧钢片来形成叶簧51。用一根直径为0.5mm并且长度为20mm的钢琴钢丝来分别形成杆簧对子52和52’。用一个0.65g(克)的钢球来分别形成钢球对子53和53’。还有，压电陶瓷部件对子10A和10B被分别形成为5.8mm×17.5mm×2mm。用厚度为2mm的聚氨基甲酸酯泡沫塑料来形成衬垫材料3。用示于图5的测量装置来测量电压。其结果示于图6。
从图6所示数据可以明显地看出，当重物50受到一次激励时，处于上下两部分的钢球对子53和53’交替地和连续地重复打击动作、没有受到阻尼。因此，可以理解，通过一次打击动作，就能获得不低于通常产生的能量的数十倍的能量。
再有，使用了矩形板状叶簧51，用以使重物50作为摆部件发生振荡，还使用了圆柱形的杆簧对子52和52’，具有钢球53和53’作为打击部件分别被固定到各端部52a。在重物50的振荡过程中，杆簧对子52和52’形成间歇的机制，使得位于上下两部分的钢球53和53’相对于压电陶瓷部件对子10A和10B交替地和连续地重复进行打击动作和分离动作。相应地，可以通过简单和廉价的机制，在上下两部分中交替地、连续地和重复地获得钢球53和53’相对于压电陶瓷部件对子10A和10B的打击力。
在第一实施例中，对使用矩形叶簧51以及杆簧52和52’来获得连续振荡的情形作为一个实例进行说明。然而，本发明并不局限于此，并且可以用一个螺旋弹簧来形成叶簧51。还有，可以用具有相同效果的矩形叶簧或者螺旋弹簧来形成圆柱形的杆簧对子52和52’。
图7表示根据本发明的第二实施例的压电电力产生装置1A。压电电力产生装置1A包括一个框架9，它被固定在推拉门22的内部垂直框架部件24之上；一个压电陶瓷部件10，它被设置在框架9的一个上表面9A的下边；一块衬垫材料3，用于使压电陶瓷部件10处于一种软状态之下，在这种状态下，压电陶瓷部件10的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；一个用L形弹簧材料构成的基座部件51A被固定到框架9的平坦表面上；垂直弹性部件52A和52B被固定到基座部件51A的水平部分51A1之上；以及钢球53A和53B作为硬打击部件分别地被固定到垂直弹性部件52A和52B的其他各个端部。当外力F通过上述的操作部件28被施加到钢球53B之上时，由于谐振作用，另一个钢球53A连续地重复进行左右振荡。钢球53A打击压电陶瓷部件10，向压电陶瓷部件10施加冲击力并产生电力。在第二实施例中，由于类似于第一实施例的组成部分用相同于第一实施例的参考数字来表示，所以其详细说明从略。
这就是说，用金属部件(例如不锈钢棒材)来构成的垂直弹性部件52A和52B按照距离一个位置相同的长度l1和l2被焊接和固定，该位置位于距离离基座部分51A的水平部分51A1的右端部宽度l0处。
在这里，分别用一个0.6g(克)的钢球来形成图7所示的钢球53A和53B。用一种Φ0.6的不锈钢棒材(sus 304-WPB)分别地形成垂直弹性部件52A和52B，长度l1和l2被设置为70mm，以及用不锈钢材料(sus 301t＝0.4)构成的基座部件51A的尺寸l0被设置为15mm，钢球53A和53B的行程的右和左幅度为14至15mm。由于压电电力产生装置1A产生的能量具有上述结构，所以用相同于图5所示的测量装置来测量电压。其结果示于图8。
从图8所示数据可以明显地看出，当外力F被一次施加到钢球53B之上时，钢球53A将连续地重复向左和向右的振荡，仅通过一次打击操作就能获得不低于通常产生的能量的数十倍的电力产生。具体地说，在这个实施例3中，l1被设置为等于l2，53A被设置为等于53B，同时在图7中的下方的自然振荡被设置为相同于上方的自然振荡，使得上方跟下方产生谐振。采用这样一种结构，下方的自然频率(n·fo)可以被设置为上方的自然频率(fo)的整数倍。其结果是，上方的存储能量得以增加(增加惯性矩)。因此，自然频率被降低，从而使钢球53A的振荡保持时间得以延长。
在根据第二实施例的压电电力产生装置1A中，元件的数目比第一实施例的装置的元件的数目减少很多。这样一来，可以降低成本，同时该装置可以被制成极端紧凑。特别是，人们期望它具有更强的实用性，也就是成为一种能提供大量电力的电源。
在第二实施例中，作为一个实例，说明了通过焊接将垂直的弹性部件52A和52B连接到基座部件51A的情形。然而，本发明并不局限于此。可以通过已知的方法，例如拧螺丝钉、砸边，或者使用强力粘合剂或焊接，来将各弹性部件整体地连接到基座部件。
再有，在每一个实施例中，根据本发明的压电电力产生装置1A被安装到月牙形锁20之上，用于监视窗户W的打开和关闭以形成监控装置的情形已经作为一个实例加以说明。然而，本发明并不局限于此。并且本发明可以应用于各种安全装置，用以监视一幢建筑物的门是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出。
工业上的可应用性从根据本发明的无电源型监控装置可以获得如下所述的各种效果。
在权利要求1中所定义的本发明涉及在一种无电源型安全装置中的一种无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出，压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力。该压电电力产生装置包括一对压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态，在这种状态下，每个压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；一个摆部件，按照它所受到的激励通过一个弹性部件而发生振荡；一对其他弹性部件，它们被固定到一个弹性部件的两端并按照垂直于一个弹性部件的方向延伸；以及多个硬打击部件，它们分别被固定到这个其他弹性部件对子的各端部，用于交替地打击这个压电陶瓷部件的对子，并分别向各压电陶瓷部件施加冲击。在摆部件的振荡期间，连续地、交替地重复进行以下两种动作，以连续地产生电力，在这两种动作中，其一是打击动作，即，打击部件对子中的一个打击部件打击压电陶瓷部件对子中的一个压电陶瓷部件，其二是一个分离动作，即，打击部件对子中的另一个打击部件离开压电陶瓷部件对子中的另一个压电陶瓷部件。这样一来，在摆部件受到一次激励的情况下，通过交替地和连续地重复进行各打击部件的打击动作，就能有保证地获得不低于使用钢球的普通压电电力产生装置所获得的输出电流的数十倍的能量。能够自动地和重复地使摆部件获得激励的方法是通常使用的，因此，就能有效地和有保证地产生具有实用水平的能量，从而可以作为被设置在那些难以保证电源供应的地方的各种监控装置的电源。
根据在权利要求2或权利要求3中任何一项所定义的本发明，可以通过一种简单和廉价的机制，分别地、交替地、连续地和重复地使各打击部件获得打击力，从而有效地获得具有实用水平的电力产生，作为相对地需要(较多)电力的监控装置的电源，并使这种类型的监控装置能精确地运行。
在权利要求4中所定义的本发明涉及一种无电源型安全装置中的一种无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出。压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力。该压电电力产生装置包括至少一个压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态，在这种状态下，压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；由弹簧材料制成的一个基座部件；一对弹性部件，它们被固定到该基座部件上；以及多个硬打击部件，它们分别被固定到上述弹性部件对子的两个端部，用于打击该压电陶瓷部件，并向压电陶瓷部件施加冲击。一个外力被施加到各打击部件其中之一，使得由于一种谐振动作其他打击部件连续地重复进行一种垂直振荡。这样一来，由于一次施加外力而引起的谐振作用，各打击部件将连续地向压电陶瓷部件重复进行打击动作，这样就能有保证地获得不低于使用钢球的普通压电电力产生装置所获得的输出电流的数十倍的能量。还有，这样就能有效地、廉价地和更紧凑地保证具有实用水平的能量产生，作为那些被设置在难以保证电源供应的地方的各种监控装置的电源根据在权利要求5和权利要求6中任何一项所定义的本发明，通过一种简单和廉价的机制，在一个简单和紧凑的装置中，令各打击部件分别地、连续地和重复地获得打击力。这样就能使这种相对地需要(较多)电力的紧凑的监控装置有效地获得实用水平的电力产生。
权利要求
1.一种无电源型安全装置中的无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出，所述压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力，所述压电电力产生装置包括一对压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态，在这种状态下，每个压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；一个摆部件，按照它所受到的激励通过一个弹性部件而发生振荡；一对其他弹性部件，它们被固定到一个弹性部件的两端并按照垂直于一个弹性部件的方向延伸；以及多个硬打击部件，它们分别被固定到上述其他弹性部件对子的各端部，用于交替地打击上述压电陶瓷部件的对子，并分别向各压电陶瓷部件施加冲击；其中，在摆部件的振荡期间，连续地、交替地重复进行以下两种动作，以连续地产生电力，在这两种动作中，其一是打击动作，即，打击部件对子中的一个打击部件打击压电陶瓷部件的对子中的一个压电陶瓷部件，其二是分离动作，即，打击部件对子中的另一个打击部件离开压电陶瓷部件对子中的另一个压电陶瓷部件。
2.根据权利要求1所述的无电源型监控装置，其中，一个弹性部件是由一块矩形的板状叶簧或者一个螺旋弹簧制成，并且其他弹性部件的对子是由一个圆柱形杆簧、一个矩形的叶簧或者一个螺旋弹簧制成。
3.根据权利要求2所述的无电源型监控装置，其中，在摆部件的振荡期间，其他弹性部件的对子形成一间歇的机制，用于连续地、交替地重复每一个打击部件对每一个压电陶瓷部件的打击动作和分离动作。
4.一种无电源型安全装置中的无电源型监控装置，其中，由使用压电陶瓷部件的压电电力产生装置向安全装置提供电源，上述安全装置用于监视一幢建筑物的门或窗是打开还是关闭，是否有人走进或走出一幢建筑物或一个房间，或者是否有车辆停泊到停车场或从停车场驶出，所述压电电力产生装置通过向压电陶瓷部件施加变形来产生电力，所述压电电力产生装置包括至少一个压电陶瓷部件；一块衬垫材料，用于使压电陶瓷部件处于一种软状态，在这种状态下，压电陶瓷部件的自然振荡几乎不会传送到其他结构部件；由弹簧材料制成的一个基座部件；一对弹性部件，它们被固定到该基座部件上；多个硬打击部件，它们分别被固定到上述其他弹性部件对子的两个端部，用于打击该压电陶瓷部件，并向压电陶瓷部件施加冲击；其中，一个外力被施加到打击部件其中之一，使得由于一种谐振动作其他打击部件连续地重复一垂直振荡。
5.根据权利要求4所述的无电源型监控装置，其中，上述弹性部件的对子具有距离基座部件相同的长度并且被固定到基座部件上，并且固定到基座部件的两个端部的各打击部件具有实质上相同的形状和重量。
6.根据权利要求4或5所述的无电源型监控装置，其中，使用拧螺丝钉、砸边、粘合剂或焊接方法中的任何一种方法来将弹性部件对子整体地连接到基座部件上。
全文摘要
本发明在那些需要使用无电源系统的地方，或者那些优先地适用无电源系统的地方，提供一种无电源型监控装置，在其中，通过对压电陶瓷元件进行一次打击，就能有保证地获得不低于由使用钢球的普通压电电力产生装置所获得的输出电流的数十倍的能量，并且通常用能够自动地和重复地打击该压电陶瓷元件的装置来构成一个压电电力产生装置，使之能有保证地产生具有实用水平的能量，作为这种类型的监控装置的电源。还包括此种装置的结构原理。
文档编号H02N2/18GK1698260SQ20048000002
公开日2005年11月16日 申请日期2004年2月24日 优先权日2003年2月26日
发明者坂井康弘 申请人:Usc株式会社