振动能量收集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于能量回收利用技术领域，涉及衡器行业中振动能量收集的机械结构、硬件电路和能源充电管理，具体涉及到一种振动能量收集装置。
【背景技术】
[0002]在衡器行业中，设备运行时会产生大量振动能量，而这些能量目前没有加以利用，比如:汽车在运动过程时，秤台和地面会产生一定的振动，而这些振动的能量是白白浪费了；在过程称重中，物品在上秤和下秤时，由于间隙，同样会产生大量的振动能量;本实用新型拟将汽车称重过程的振动能量转化为电能，供汽车电子衡上的仪表等工作，将能量有效利用。
【发明内容】
[0003]根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种振动能量收集装置，通过将振动能量转化为压电晶体的电能，现有技术中能量浪费的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:一种振动能量收集装置，包括压电晶体片、晶体支架、电路板和蓄电装置，晶体支架将压电晶体片固定在振源上将振源的机械振动传递到压电晶体片，压电晶体片与晶体支架连接的一端通过导线连接至电路板，电路板将压电晶体片产生的电量经整流后输入蓄电装置。所述压电晶体片的自由端设有配重，配重与压电晶体片固定连接。所述振动能量收集装置包括外壳，压电晶体片、晶体支架和电路板设置在外壳内部，外壳与振源紧固连接，晶体支架和电路板分别与外壳紧固连接。所述电路板与外壳的固定处设有绝缘支套筒。所述电路板与蓄电装置的连接线缆上设有线缆接头装置。所述振动能量收集装置还包括太阳能供电接口或外接电源接口，太阳能供电接口或外接电源接口分别连接至电路板。
[0005]本实用新型有益效果是:通过振动能量装置，将振动的能量转化为电能，对节能具有重大贡献。
【附图说明】
[0006]下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0007]图1为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置的功能框图。
[0008]图2为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置的机械结构图。
[0009]图3为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置内部结构俯视图。
[0010]图4为本实用新型【具体实施方式】蓄电池充电管理模块的结构图。
[0011 ]图5为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置附加外接电源接口的结构图。
[0012]图6为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置附加太阳能接口的结构图。
[0013]图7为本实用新型【具体实施方式】振动能量收集装置附加太阳能和外接电源接口的结构图。
[0014]其中，I外壳、2导线、3封装盖板、4晶体支架、5晶体片固定螺钉、6压片、7压电晶体片、8配重、9振源、10振源固定螺钉、11输出电缆、12电缆接头装置、13绝缘支撑套、14电路板固定螺钉、15电路板、16晶体支架固定螺钉、17电源接口、18太阳能接口。
【具体实施方式】
[0015]下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0016]本实用新型的基本思路是:将本实用新型的能量采集装置紧靠振源9安装，振源9振动时，带动能量采集装置中的压电晶体片7，将压电晶体片7振动时产生的电能经充电电路输出给蓄电设备。本实用新型的设计要点包括与振源9连接的机械结构、固定压电晶体片7的结构、硬件充电电路、针对应用环境的蓄电设备，以及针对用电设备的电源输出。由于用户使用的电能需求形式是不一样的，比如:有的需求为+5V，有的为+12V，有的为电流源，所以根据客户的需求不同，设计不同的电源输出形式，满足客户的应用需求。
[0017]如图2，为本实用新型振动能量采集装置的结构图，振源9由于外接物体的作用产生振动，通过振源固定螺钉10将本实用新型的能量采集装置的外壳I固定在振源9上，振源9将振动传递给晶体支架4，晶体支架4带动压电晶体片7振动，压电晶体片7产生电荷，电荷通过导线2将能量传递给电路板15(三合一能源充电管理电路板)，通过三合一能源充电管理电路板处理，经输出电缆11输出将电源输出。在输出电缆11与外壳11接触的地方，设有电缆接头装置12，便于输出电缆11的更换和拔插。在电路板15与外壳连接的地方设有绝缘支撑套13。
[0018]压电晶体片7通过晶体片固定螺钉5和压片6固定在晶体支架4上，压电晶体片7与晶体固定支架连接的一端连接有导线2，经导线2连接至电路板15，在压电晶体片7远离晶体支架4的一端设有配重8，以扩大振幅，提高振动能量。晶体支架4通过晶体支架固定螺钉16固定在外壳I上，另外，电路板15通过电路板固定螺钉14也固定在外壳I上。在外壳I上可设置外接电源接口 17和太阳能接口 18，外接电源接口 17和太阳能接口 18连接至电路板15。
[0019]振动能量高效转变为电能，能可靠的存储也是非常关键。这里采用专用的电路板15，及三合一的充电电源管理模块，如图4，将振动产生的电能有效的存储到蓄电设备。由图2和图3可知，该振动能量收集传感器采用了 8块压电晶体片7，通过输出线缆将收集的电能输送给外界称重系统。三合一的充电电源管理模块，实现能量的有序收集和有序输出。能量有序收集分为两种方式:
[0020]方式一:振动能量、太阳能和外接电能三者分别给不同的蓄电设备充电，每个能量通道为一个单独通道；
[0021]方式二:振动能量、太阳能和外接电能给同一个蓄电设备充电，三种能量通道汇聚到一点；
[0022]能量的有序输出同样也有两种方式:
[0023]方式一:对于有三个通道的蓄电设备，我们会采用对每个通道的电能蓄电的电量进行监测，通过监测的数据进行判断，进行选择，确定某个通道作为能量输出通道。
[0024]方式二:对于一个蓄电设备的情况，在不接外接电源时，直接由蓄电设备供电，当有外接电源进入时，由外接电源直接供电，同时外接电源给蓄电设备充电。
[0025]由于应用环境的不同，设备的尺寸不同，对能量的形式需求不同，因此针对不同的应用设计不同的蓄电设备和电能输出形式。由于使用的场合不同，设计的振动能量采集装置的大小是不一样的，所以安装的蓄电设备可以根据大小采用不同的方式，比如同样的蓄能，锂电池比铅电池的大小是不一样的，根据场合可以选择不同电池类型，同样，由于价格需求不同的，采用的蓄电设备也不同。使用的年限也是不一样的。由图1可知，在不同的使用场合，根据价格、尺寸、环境防爆防污染等要求，可以选择不同的蓄电设备:锌电池、镍电池、锂电池、铅酸电池、黄金电容等。
[0026]由图2可知，振动能量收集装置紧贴着振源9安装，根据振源9的大小，设计振动收集装置封装盖板3和外壳I的大小。图2为应用于汽车电子衡的能量采集装置，振源9主要为垂直自由度。在外形结构设计上对晶体支架4的材料选择非常关键，不同的材料对振动频率会有不同的影响，由于不同的材料的刚度是不一样的，所以对振动频率的传递会产生不同的阻尼系数，所以传递的振动能量会有所变化，最终影响振动的频率。振源固定螺钉10的安装位置和安装深度也同样非常讲究。安装浅的话，由于振动的影响，会影响与振源9的固定紧固性，容易脱落。太深的话，可能会打穿振源9，破坏原有设备的结构安装不方便。
[0027]为了使压电晶体片7能够充分产生振动能量，在机械结构的设计上，考虑了多方面的影响因数，主要为晶体支架4的结构设计，安装晶体片固定螺钉5的固定方式，压片6的结构，压电晶体片7振动臂的长短，配重8的大小及质量，质量越重，臂长越长，产生的振动能量越大，振幅也越大，但是振动能量收集传感器的空间是固定的，同时压电晶体片7的振臂的材料对振动幅度也有限制要求，所以合理的振臂和配重8是振动能量收集传感器的关键设计，比方两个配重8的质量分别为Ig和2g，而振动的加速度为固定的，那么2g的配重8量产生的能量大于Ig产生的能量，则有能量守恒可知，产生的压电的能量转化也大；同样振臂的长短是控制质量块的力矩，长度越长，力矩越大，则产生的振动能量也越大。能有效的控制影响因数，对振动能量收集装置的振动能量的转化率有直接关系。
[0028]上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种振动能量收集装置，其特征在于，包括压电晶体片(7)、晶体支架(4)、电路板(15)和蓄电装置，晶体支架(4)将压电晶体片(7)固定在振源(9)上将振源(9)的机械振动传递到压电晶体片(7)，压电晶体片(7)与晶体支架(4)连接的一端通过导线连接至电路板(15)，电路板(15)将压电晶体片产生的电量经整流后输入蓄电装置。2.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述压电晶体片(7)的自由端设有配重，配重与压电晶体片(7)固定连接。3.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述振动能量收集装置包括外壳，压电晶体片(7)、晶体支架(4)和电路板(15)设置在外壳内部，外壳与振源(9)紧固连接，晶体支架(4)和电路板(15)分别与外壳紧固连接。4.根据权利要求3所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述电路板(15)与外壳的固定处设有绝缘支撑套(13)。5.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述电路板(15)与蓄电装置的连接线缆上设有电缆接头装置(12)。6.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述振动能量收集装置还包括太阳能接口(18)或外接电源接口(17)，太阳能接口(I8)或外接电源接口(I7)分别连接至电路板(15)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种振动能量收集装置，包括压电晶体片、晶体支架、电路板和蓄电装置，晶体支架将压电晶体片固定在振源上将振源的机械振动传递到压电晶体片，压电晶体片与晶体支架连接的一端通过导线连接至电路板，电路板将压电晶体片产生的电量经整流后输入蓄电装置。将振动的能量转化为电能，对节能具有重大贡献。
【IPC分类】H02N2/18
【公开号】CN205232066
【申请号】CN201521096374
【发明人】董国贵, 陈亚平
【申请人】铜陵职业技术学院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月24日