1.一种能量收集装置,通过可旋转构件的旋转运动来触发能量收集,进而获得周期性压电信号,其特征在于,包括圆盘以及设置在圆盘上的非接触压电式能量收集模块,其中:
所述的非接触压电式能量收集模块,包括悬吊式压电组件以及用于激励悬吊式压电组件产生周期性压电信号的磁性组件;
所述的圆盘,能够随着可旋转构件的旋转运动而同步旋转;
所述的悬吊式压电组件,包括压电悬臂梁,压电悬臂梁的一端可旋转地设置在圆盘的中部位置处,另一端则悬垂设置,且压电悬臂梁的悬垂端部设置有第一磁性块;
所述的磁性组件,包括若干个;各磁性组件均布在圆盘的盘面上,且每一个磁性组件均包括有第二磁性块;
压电悬臂梁在圆盘随着可旋转构件旋转的过程中,始终处于悬垂状态;
固定在圆盘上的任意磁性组件所具有的第二磁性块,在随着圆盘旋转的过程中,处于第一磁性块的磁力作用范围内时,均能够通过第一磁性块对压电悬臂梁产生激振力,进而转换为周期性压电信号。
2.根据权利要求1所述的能量收集装置,其特征在于,第二磁性块通过磁力调节螺栓固定在圆盘上。
3.根据权利要求2所述的能量收集装置,其特征在于,圆盘上周向均布有若干螺纹孔;磁力调节螺栓包括螺柱以及与螺柱配合的螺母;螺柱配装在螺纹孔中并通过螺母锁紧,第二磁性块固定在螺柱上。
4.根据权利要求1所述的能量收集装置,其特征在于,压电悬臂梁通过配重块与旋转模块的吊耳连接,旋转模块的旋转轴定位支撑于圆盘中部位置处所设置的轴承中。
5.一种自供能式提升机滚筒状态监测装置,基于权利要求1所述的能量收集装置而构建,其特征在于,在提升机滚筒侧面的辐板上均布有3个以上的无线传感器节点,并针对每一个无线传感器节点均在辐板上设置有一个能量收集装置;
所述的无线传感器节点,用于提升机滚筒表面应力信息的采集和发送;
所述的能量收集装置,能够通过提升机滚筒的旋转运动触发自身的能量收集,进而转换为周期性的电压信号,包括圆盘以及设置在圆盘上的非接触压电式能量收集模块,其中:
所述的非接触压电式能量收集模块,包括悬吊式压电组件以及用于激励悬吊式压电组件产生周期性压电信号的磁性组件;
所述的圆盘,能够随着提升机滚筒的旋转运动而同步旋转,且在圆盘随着提升机滚筒的同步旋转过程中,无线传感器节点在辐板上的布置数量,满足各无线传感器节点均能够处于提升机滚筒辐板的应力最高点和应力最低点;
所述的悬吊式压电组件,包括压电悬臂梁,压电悬臂梁的一端可旋转地设置在圆盘的中部位置处,另一端则悬垂设置,且压电悬臂梁的悬垂端部设置有第一磁性块;
所述的磁性组件,包括若干个;各磁性组件均布在圆盘的盘面上,且每一个磁性组件均包括有第二磁性块;
压电悬臂梁在圆盘随着可旋转构件旋转的过程中,始终处于悬垂状态;
固定在圆盘上的任意磁性组件所具有的第二磁性块,在随着圆盘旋转的过程中,处于第一磁性块的磁力作用范围内时,均能够通过第一磁性块对压电悬臂梁产生激振力,进而转换为周期性压电信号;
压电悬臂梁转换形成的周期性压电信号分为两路,分别为第一路、第二路周期性压电信号,第一路周期性压电信号经能量管理模块处理后,为负载供能,第二路周期性压电信号则经msp430处理器处理后,用于判断提升机滚筒的工况;
所述负载包括无线传感器节点、msp430处理器。
6.根据权利要求5所述的自供能式提升机滚筒状态监测装置,其特征在于,所述的能量管理模块集成有能量管理电路,所述能量管理电路包括整流滤波模块、降压转换模块、升压转换模块、模式自主切换模块、电池充放电保护模块;
所述的整流滤波模块,能够对所输入的第一路周期性压电信号进行整流滤波,并转换为稳定的直流电信号;
所述的降压转换模块,用于将输入的高电压转换为适用于msp430处理器的低电压;
所述的升压转换模块,用于将电池模块有效工作电压升压至无线传感器节点所需的额定电压;
所述的模式自主切换模块,通过判断能量收集装置所收集到的能量是否大于负载消耗的能量来进行供能模式切换,当能量收集装置所收集到的能量大于负载消耗的能量,采用能量收集装置供能模式;当能量收集装置所收集到的能量小于负载消耗的能量,采用电池模块供能模式。
7.根据权利要求5所述的自供能式提升机滚筒状态监测装置,其特征在于,msp430处理器通过换算第二路周期性电压信号,以获得当前交流电信号的频率值f,进而计算得到提升机滚筒的转速计算值r,通过比较提升机滚筒的预设转速限定值r0与转速计算值r,判断当前提升机滚筒的工作状态并进行调整。
8.根据权利要求5所述的自供能式提升机滚筒状态监测装置,其特征在于,第二磁性块通过磁力调节螺栓固定在圆盘上。
9.根据权利要求8所述的自供能式提升机滚筒状态监测装置,其特征在于,圆盘上周向均布有若干螺纹孔;磁力调节螺栓包括螺柱以及与螺柱配合的螺母;螺柱配装在螺纹孔中并通过螺母锁紧,第二磁性块固定在螺柱上。
10.根据权利要求9所述的自供能式提升机滚筒状态监测装置,其特征在于,压电悬臂梁通过配重块与旋转模块的吊耳连接,旋转模块的旋转轴定位支撑于圆盘中部位置处所设置的轴承中。