一种热电能量采集装置制造方法及图纸

技术编号:13826083 阅读:7 留言:0更新日期:2016-10-13 01:26
本发明专利技术提出了一种热电能量采集装置,利用热释电材料的热释电特性,此类材料经极化后制成薄片作为基本单元串联或并联,结合外部电路,为蓄电池充电,实现热能与电能的转换,达到扩大电池使用时间以及节约能源的效果。

一种热电能量采集装置

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能量采集
,具体涉及一种基于热释电材料的热电能量采集装置
技术介绍
能量采集是近年来在新能源领域发展出来的一个新兴技术。与传统的发电机产生电能的方式不同,能量采集是希望将环境中废弃的能源转换成人们可以使用的电能,以达到能源回收再利用的目的。目前对如手机、数码相机、笔记本电脑等便携式电子产品的需求日趋增加,此类产品的发展趋势对于电池的要求也与日俱增,然而电池在生产过程中会消耗相当的地球资源,并且存在日后必须回收与环保等问题,为了减少地球上资源消耗与污染,主流行业莫不全力开发各式绿色替代能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述问题,提出一种热电能量采集装置,利用热释电材料实现热能与电能的转换,达到扩大电池使用时间以及节约能源的效果。热释电材料是具有自发极化特性的一种非对称中心的晶体,当这类晶体受热膨胀而自发极化时,膨胀的各个方向是同时发生的,此时晶体结构在某一方向上与其他方向有着不同的唯一的极轴,晶体表面上的束缚电荷被吸附在其表面上的自由电荷所屏蔽,才会表现出来热释电特性。本专利技术的技术方案利用热释电材料的这一特性,将此类材料经极化后制成薄片作为基本单元串联或并联,基本单元的正反两面制备电极,其外接电路具有:包括CMOS整流器与电压倍增器的全波整流电路、CP脉冲升压电路、包括控制模块的开关控制电路,其中,控制模块内具有寄存有设定电压的范围值以及输出电压值的寄存器、连接电压比较器与电压调节器的比较电路;其工作过程为:比较电路侦测系统内电压,当升压电路内的电压升至设定电压值时,控制电路闭合接通,电压调节器向蓄电池提供设定的电压充电;当电压降至设定电压以下时,开关电路断开,输入端继续升压至设定值再次充电。进一步的,需要指出的是,对热释电材料性能的评价,通常采用从下面两个参数:1.电压响应优值:2.探测度优值:p为热释电系数;C为材料体积热容;由上公式可以看出,在实际应用中,上述方案中提到的热释电材料应当具有较大的热释电系数,较低的介电常数,介电损耗和热容量。由于传统的单晶(如LiNbo3等)、压电陶瓷(PZT等)、高分子薄膜(PVFZ等)各个单独的热释电材料性能差异,不可能同时满足具有较大的热释电系数,较低的介电常数等。因此,本专利技术具体选用PT系热释电材料薄膜,它具有很高的热释电系数、较低的介电常数和损耗,可以获得高的电压响应优值和探测优值。进一步的,所述升压电路由五阶CP脉冲控制,由于电压倍增器的阶数能够促进输入的交流电压达到较高的电平并把它转换成直流电,能够克服传统的升压电路需要外界电源供电、耗电量大等的缺陷,提高了整体电路
的输出效率。进一步的,为了提高系统稳定性,a、b、c以及蓄电池的输入端并联退耦电容。附图说明图1是本专利技术提出的薄片式热释电材料单元的结构示意图。图2是本专利技术的原理图。图3是本专利技术实施方式的电路连接关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合图示与具体实施例,进一步阐述本专利技术。如图1所示,将热释电材料经极化后切割为薄片状,两面制备电极,就会产生一个垂直于电极表面(面积为A)的热释电系数分量P,当外界输入的红外辐射能量被材料表面层吸收或者外界环境温度变化导致材料的温度变化时,便会在电极的表面形成电流。如图3所示,将热释电薄膜材料产生的电荷经过整流电路、升压电路、控制电路后存储在蓄电池Battery里,控制器及比较电路整合于开关控制模块内。热释电材料薄膜产生的电荷,通过CMOS全波整流电路将热释电材料输出的能量转变为直流电压,然后采用五阶CP脉冲控制的升压电路将整流电路输出的电压增强,电压倍增器的阶数能够促进输入的交流电压达到较高的电平并把它转换成直流电,当电压升至设定电压值时,位于升压电路输出端和蓄电池之间的开关控制电路随即闭合,通过电压调节器向蓄电池
提供设定的直流电压;当电压降至设定电压以下时,开关电路随即断开,输入端继续升压至设定值再次充电。根据实际需求,为获得较大的电压值,可以将多个热释电材料薄膜串联起来;或者为获得较大的电流值,可以将多个热释电材料薄膜并联起来使用。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解,本专利技术不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理,在不脱离本专利技术精神和范围的前提下本专利技术还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种热电能量采集装置,其特征在于,包括接地的‑若干串联或并联的经极化后的薄片式热释电材料单元,其正反两面制备电极;‑与所述热释电材料单元电连接的蓄电池;电荷在所述热释电材料单元与蓄电池间的回路上依次流经:a)包括CMOS整流器以及电压倍增器的全波整流电路、b)CP脉冲升压电路、c)包括控制模块的开关控制电路;所述控制模块内包括1)寄存有设定电压的范围值以及输出电压值的寄存器、2)连接电压比较器与电压调节器的比较电路;当升压电路内的电压升至设定电压值时,控制电路闭合,电压调节器向蓄电池提供设定的电压充电;当电压降至设定电压以下时,开关电路断开。

【技术特征摘要】
1.一种热电能量采集装置,其特征在于,包括接地的-若干串联或并联的经极化后的薄片式热释电材料单元,其正反两面制备电极;-与所述热释电材料单元电连接的蓄电池;电荷在所述热释电材料单元与蓄电池间的回路上依次流经:a)包括CMOS整流器以及电压倍增器的全波整流电路、b)CP脉冲升压电路、c)包括控制模块的开关控制电路;所述控制模块内包括1)寄存有设定电压的范围值以及输出电压值的寄存器、2)连接电压比较器与电压调节器的比较...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱红英王致杰孙丛丛
申请(专利权)人:上海电机学院
类型:发明
国别省市:上海;31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1