一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法技术

本发明专利技术提供一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。本发明专利技术还提供一种利用上述路用压电俘能器件进行试验的试验方法。本发明专利技术基于压电材料的力电响应特性和车辆在通过减速带时的作用机理，设计了一款可以利用车辆动能发电的俘能器件，并设计了相应的实验方法。

A piezoelectric trapping device for the position of a deceleration belt and its test method

The present invention provides a method for the location of the road deceleration zone piezoelectric devices, including piezoelectric chip, piezoelectric energy harvesting surface on both sides of the chip are respectively provided with an insulating film, sheet metal is arranged outside of the insulating film, located between the sheet metal surface and insulating film is also provided with a rubber strip, rubber strip respectively. Located on both sides of the insulating film, between the upper and lower two layers of metal sheets are connected by fixing device, piezoelectric chip from the insulating film between the lead wire. The invention also provides a test method using the piezoelectric trapping device of the above road. Based on the force and electric response characteristics of piezoelectric material and the action mechanism of vehicle passing through the deceleration zone, the invention designs a kind of capture energy device that can use vehicle kinetic energy to generate electricity, and designs the corresponding experimental method.

【技术实现步骤摘要】
一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法
本专利技术涉及用于减速带位置的路用压电俘能器件的制备方法和实验方法。
技术介绍
车辆的行驶速度一般较快，在人车混合区域非常容易造成各种交通事故，所以为了安全起见，往往会在人流密集的地方，如小区、学校、单位等场所设置减速带，以降低过往车辆的速度，保证行人安全；同时，还会在路边设置电子显示屏，进一步提醒车辆减速慢行。尽管显示屏的能耗并不高，但是由于基数大，全天候工作，所以长期下来也会造成巨大的能耗；另一方面，车辆在通过减速带的时候，会发生震动、跳跃现象，消耗大量的动能，同时这些能量又无法收集利用，只能耗散在环境中。压电材料是一种可以利用其自身的力电响应特性，将废弃的能量转换为电能，供给周边的用电设备。这种能源绿色环保，可重复再说，而且不受环境等各种条件的制约，有巨大的应用前景。如果将这些材料制成合适的俘能器件，用在相应的场所，就能做到能源自给自足，也不在需要投入资金建设各类输电供电设备。
技术实现思路
本专利技术首先要解决的技术问题是提供一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，利用压电材料的独特性质，将其应用在减速带位置，利用车轮荷载作用发电，为道旁的显示屏供能，取代过去的外部供能方式，减少能源消耗。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。进一步地，压电俘能芯片所采用的材料和型号为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，金属片为7075航空铝片。。进一步地，该路用压电俘能器件的制作方法是：（1）备好压电俘能芯片，（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的金属片、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条，（3）将一片绝缘胶片粘贴在金属片上，再将绝缘胶片的另外一面粘贴在压电俘能芯片的一侧表面上，（4）压电俘能芯片的另一侧粘贴另外一块绝缘胶片，并在该绝缘胶片的外侧面两端分别粘贴两条橡胶条，（5）将另一片金属片粘贴在橡胶条的外侧，（6）在两块金属片的四角分别开设位置对应的连接孔，采用螺丝将两片金属片固定连接，并使与橡胶条粘贴的金属片发生预拱。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供一种利用上述路用压电俘能器件进行试验的试验方法，该方法具体包括以下步骤：（1）制备试验用车辙板，在车辙板上预留能够放入压电俘能器件的开槽，（2）在开槽内放入压电俘能器件，在车辙板与压电俘能器件之间的缝隙内填入细沙，并用胶带固定压电俘能器件，（3）将车辙板放入车辙试验仪，使车轮的加载方向沿压电俘能器件的长度方向，即垂直于橡胶条的方向。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于压电材料的力电响应特性和车辆在通过减速带时的作用机理，设计了一款可以利用车辆动能发电的俘能器件，并设计了相应的实验方法。本专利技术特别针对道路上的减速带的特性设计了适合的压电俘能器件，基于车辆经过减速带时会产生颠簸等较大位移，而不用考虑车辆行驶的舒适性的特性，通过设计器件整体结构，增大压电材料的变形量，提升输出功率，以此来为路旁的显示屏供能，节约能源。附图说明图1是本专利技术的路用压电俘能器件的正视图。图2是本专利技术的路用压电俘能器件的平面图。图3是单相不控桥式整流电路原理图。图4是单相不控桥式整流电路实物图。图5是路用压电俘能器件的埋设示意图。具体实施方式实施例1，参照附图1-2。一种用于减速带位置的路用压电俘能器件7，包括压电俘能芯片1，压电俘能芯片1的两侧表面分别设有绝缘胶片2，绝缘胶片2的外侧设置金属片4，位于上表面的金属片4与绝缘胶片2之间还设有橡胶条3，橡胶条3分别位于绝缘胶片2的两侧，上下两层金属片4之间通过螺丝5固定连接，压电俘能芯片1从绝缘胶片2之间引出导线6，用于输出电能。压电俘能芯片所采用的材料和型号为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，一个路用压电俘能器件7所用到的材料包括一片压电俘能芯片、两条10mm×50mm×2mm的橡胶条3，两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片2以及两块50mm×70mm×0.5mm的金属片4，金属片4采用7075航空铝片。实施例2，参照附图1-2。路用压电俘能器件7的制备方法。（1）备好矩形PZT压电双晶片1，（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的航空铝片4、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片2和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条3，（3）将一片绝缘胶片2粘贴在航空铝片4上，再将绝缘胶片2的另外一面粘贴在PZT压电双晶片1的一侧表面上，（4）PZT压电双晶片1的另一侧粘贴另外一块绝缘胶片2，并在该绝缘胶片2的外侧面两端分别粘贴两条橡胶条3，（5）将另一片航空铝片4粘贴在橡胶条3的外侧，（6）在两块航空铝片4的四角分别开设位置对应的连接孔，采用螺丝5将两片航空铝片4固定连接，并使双晶片1发生预拱。实施例3，参照附图3-5。按照规范要求制作车辙板9，在车辙板9碾压成型时，预先埋置一个尺寸与俘能结构7相仿的模具，待第一次成型碾压后，取出模具，从而在车辙板9中央开设一个尺寸为50mm×70mm×10mm的槽，使得器件7可以放入槽中，并不被卡住；之后放入压电俘能器件7，在器件7与车辙板9之间的缝隙中填入细沙8，并用胶带固定器件7和细沙8。将车辙板9放入车辙试验仪，使试轮的加载方向10沿着器件7的长度方向，并在其通过器件7时刚好位于器件7正上方。实验开始前，事先在双晶片1上接好导线6，由压电俘能器件7产生的电能需要经过整流电路才能够使用，整流电路如图3-4所示，通过输入端11连入装有整流电路的小盒子上，整流电路可以调节压电片产生的电能，当产生的电能较少时，可以存储在电容13里，直到积蓄到一定的量才释放。最后将电路接入LED灯14，图中标号12是整流二极管。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，其特征是，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。

【技术特征摘要】
1.一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，其特征是，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。2.根据权利要求1所述的一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，其特征是，压电俘能芯片为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，金属片为7075航空铝片。3.根据权利要求1所述的一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，其特征是，该路用压电俘能器件的制作方法是：（1）备好压电俘能芯片，（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的金属片、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条，（3）将一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奕声，张鹤，黄康旭，吕朝锋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33