一种自适应微型振动电源的制作方法

本发明涉及一种电源系统，尤其涉及一种自适应微型振动电源。

背景技术：

目前常用的物联网监测模块一般采用电池，或者太阳能电池供电。由电池供电物联网监测模块一般都采用长时间的休眠来省电和延长电池使用时间，这使得此类监测只适合小数据的传输，即：短时间传输，占空比低，而不能满足大数据的传输，即：工作时间长，占空比高的需求。而且电池的属性容易受到外界温度等因素的影响。太阳能电池受到环境因素的影响更为明显，日照时间，强弱等都影响系统的工作性能。所以采用振动发电的方法被视为一个最佳的可持续能源再生方法，而且非常适合用于机械运行状态监测的物联网系统。为了优化振动发电的效率，发电器的自然共振频率必须在安装使用现场进行调整，而这个调整过程复杂，成本高。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中物联网检测模块供电系统受外界环境影响大，维护费用高，调整过程复杂，制造成本高的问题，而设计了一种自适应微型振动电源。

本发明具体采用了以下技术方案：一种自适应微型振动电源，其特征在于：包括振动模块以及与所述振动模块电性连接的储能模块；所述振动模块用于在受到外部激励产生振动时将由于机械振动产生的机械动能转化为电能后传输给所述储能模块进行存储。

本发明对上述技术方案进行了具体限定，其具体限定为：所述振动结构固定在被检测机器的外壳上。

本发明对上述技术方案进行了具体限定，其具体限定为：所述压电元件采用pvdf或pzt，所述压电元件固定安装在在振动结构产生应变最大的部位。

本发明对上述技术方案进行了具体限定，其具体限定为：所述电压转换模块包括前置的升压转换模块，和后置的稳压模块。

本发明对上述技术方案进行了具体限定，其具体限定为：所述的储能元件为锂离子电池或超级电容。

本发明对上述技术方案进行了具体限定，其具体限定为：所述的多质量振动结构中梁的尺寸以及质量的大小根据预定的频率需要设计。

本发明的有益技术效果为：本发明中的发电器具有良好的自适应能力，对被监测设备的振动频率的具有良好的鲁棒性，避免了现场频率调整的需要，现场安装容易，维护简单。可给机械振动监测的物联网模块提供持久稳定可靠而不受环境影响的供电。

附图说明

图1是本发明自适应微型振动电源的总体功能示意图；

图2是本发明自适应微型振动电源的自适应原理示意图；

图3是本发明自适应微型振动电源器的振动结构示意图；

图4是本发明电路传输的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施方式予以说明。

本发明的自适应微型振动电源包括三个部分：振动结构和压电元件，电压转换，和电能储存。振动结构为多质量结构和多固有振动频率。一般情况下，被测机器的主要特征振动频率包含在自适应微型电源振动结构的固有一阶和二阶的振动频率之间。由于其固有的两种振动频率相差不多，介于两种振动频率之间的的任何频率的振动幅度均低于其固有共振时的振幅。电压转换模块包括前置的升压转换模块，和后置的稳压模块。电能储存包括锂离子电池，超级电容等。

本发明的发明原理为：设计时振动结构的一阶固有振动频率fn1和外界振动激励的频率ff一致，例如，和被监测机器的主振动频率一致。当自适应微型电源被固定振动源上，振动结构将以被监测机器，即振动源，的振动频率而振动。由于加工，材料属性，环境等多个因素的影响，振动结构的实际固有振动频率fn1和设计频率ff有差异。另外，机器振动频率自身也和随着环境和及其自身的情况发生漂移，即实际的ff也可能变化。这些细微的变化会导致振动电源的振动结构的振幅急剧减小，使得振动能量转换为电能的数量大大降低。因此传统的振动电源在现场安装时，必须要对振动电源振动结构进行调整以保证它的实际固有频率fn1和强迫振动频率ff非常靠近。本发明中的振动电源的振动结构具有多质量和多固有振动频率，而且其一阶二阶固有频率相差一定距离，但可以将被监测机器的振动频率包括其中。因此，即便振动结构的实际固有频率，或者被检测机器的振动频率出现细微偏差，振动电源的振动结构依然能够产生比较理想的振动，并转换为电能。这种设计对频率的准确性要求不高，具有良好的鲁棒性和自适应能力。因此在现场安装过程无需对振动电源的振动结构进行调整。

本发明的多质量振动结构包括有两个或者多个集中质量的并联合串联振动结构，或者是一个包含多质量的混联振动结构。振动结构中梁的尺寸（长短宽窄高低）以及集中质量的大小都可以根据预定的频率需要设计。

本发明未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种自适应微型振动电源，振动模块以及与所述振动模块电性连接的储能模块，所述振动模块用于在受到外部激励产生振动时将由于机械振动产生的机械动能转化为电能后传输给所述储能模块进行存储。本发明中的发电器具有良好的自适应能力，对被监测设备的振动频率的具有良好的鲁棒性，避免了现场频率调整的需要，现场安装容易，维护简单。可给机械振动监测的物联网模块提供持久稳定可靠而不受环境影响的供电。

技术研发人员：谢孔英
受保护的技术使用者：苏州骅奔物联网有限公司;谢孔英;赖拥军
技术研发日：2017.08.14
技术公布日：2017.10.27