一种高效压电发电机制造技术

本发明专利技术公开一种高效压电发电机，包括压电振子、同步开关电路、微处理电路、SSHI电路、电能储存电路和稳压电路，所述压电振子包括质量块和基板；质量块设置在基板一端上；所述基板相对的两面分别设有第一压电材料和第二压电材料，所述基板底面设有第三压电材料；所述第二压电材料面积大于第一压电材料面积；所述第一压电材料、第二压电材料之间通过导线连接。本发明专利技术利用振动进行能量转换，将其中压电振子分成三部分的压电材料，第一压电材料用作产生峰值检测信号，第二、第三压电材料产生的电能经过贮存转换作为发电机输出的电能，同时给低功耗微处理电路进行供电，微处理电路检测峰值，控制同步开的通断，达到提高压电发电机的功率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种高效压电发电机，包括压电振子、同步开关电路、微处理电路、SSHI电路、电能储存电路和稳压电路，所述压电振子包括质量块和基板；质量块设置在基板一端上；所述基板相对的两面分别设有第一压电材料和第二压电材料，所述基板底面设有第三压电材料；所述第二压电材料面积大于第一压电材料面积；所述第一压电材料、第二压电材料之间通过导线连接。本专利技术利用振动进行能量转换，将其中压电振子分成三部分的压电材料，第一压电材料用作产生峰值检测信号，第二、第三压电材料产生的电能经过贮存转换作为发电机输出的电能，同时给低功耗微处理电路进行供电，微处理电路检测峰值，控制同步开的通断，达到提高压电发电机的功率。【专利说明】-种高效压电发电机
本专利技术涉及一种基于悬臂梁的高效压电发电机，具体涉及压电材料发电技术、信 号检测技术、能量转换存贮技术、及电路处理技术，提供了高转移效率的压电发电机。
技术介绍
目前常用的电源为贮备电源，主要分为化学电源、物理电源。化学电源主要有热电 池和铅酸电池，物理电源是利用发电机发电，主要有电磁发电机，风动涡轮发电机、射流发 电机、风动环形发电机、气动式磁发电机，磁后坐发电机、撞击磁发电机等。化学电池能量 高，功率大，但其也有激发时间长、贮存时间短的缺点，物理电源能量低，长期贮存性能好， 具有良好的高、低温特性，但其也有依赖于物体的使用环境，能量低等缺点。 压电发电机是通过压电振子产生周期性振动，通过能量转移电路把电能贮存在电 磁或电容中，供电路供电，提高压电振子的能量转移效率主要是通过检测压电振子产生的 周期性信号的峰值，当峰值到来时，控制同步开关的通断来进行，目前检测压电振子的峰值 主要有两种形式，一种是无源检测，主要是通过二极管与一些电容组成，一种是有源检测， 主要是通过一些集成运放来完成。无源检测电路简单，但二极管要消耗部分电能，而有源检 测最主要的问题就是要提供运放放大器的工作电源，这要增加一部分电路，同时要消耗部 分电能。因此需对压电发电机进行进一步改进和设计。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种高效率的压电发电机，是一个物理 电源，易用于在低功耗的无线检测电路中，用于无线监控网络的无线传感电源使用。 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种高 效压电发电机，包括压电振子、同步开关电路、微处理电路、SSHI电路、电能储存电路和稳压 电路，所述压电振子包括质量块和基板；所述质量块设置在基板一端上；所述基板相对的 两面分别设有第一压电材料和第二压电材料，所述基板底面设有第三压电材料；所述第二 压电材料面积大于第一压电材料面积；所述第一压电材料、第二压电材料之间通过导线连 接。 作为本专利技术进一步改进的，所述微处理电路检测第一压电材料产生的电压峰值后 控制同步开关电路通断，第二压电材料产生周期性电压，控制SSHI电路后经电能储存电 路，稳压电路后供电。 作为本专利技术进一步改进的，所述基板采用高弹性轻质金属制成。 作为本专利技术进一步改进的，所述第一压电材料、第二压电材料和第三压电材料均 采用PZT系列的压电陶瓷材料。 作为本专利技术进一步改进的，所述SSHI电路采用CMOS管构成同步开关。 由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点： 本专利技术方案的高效压电发电机，该压电电源自产生能量，能量转换效率高，无电磁干 扰，绿色环保，耐高温性好，易于小型化生成，压电材料长贮性能好，在压电材料放置10年 后，其介电常数与压电常数基本没有变化；将其中压电振子分成三部分的压电材料，第一 压电材料用作产生峰值检测信号，第二、第三压电材料产生的电能经过贮存转换作为发电 机输出的电能，同时给低功耗微处理电路进行供电，微处理电路检测峰值，控制同步开的通 断，达到提高压电发电机的功率。 上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明。本发 明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。 【专利附图】【附图说明】 此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。 附图1是本专利技术的高效压电发电机压电振子的结构示意图； 附图2是本专利技术的高效压电发电机压电振子的A向结构图； 附图3是本专利技术的高效压电发电机压电振子的B向结构图； 附图4是本专利技术的高效压电发电机的电路图； 图中标号说明：1、质量块；2、基板；3、第一压电材料；4、第二压电材料；5、第三压电材 料；6、导线。 【具体实施方式】 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。 参见附图1-4所示，一种高效压电发电机，包括压电振子、同步开关电路、微处理 电路、SSHI电路、电能储存电路和稳压电路，压电振子包括质量块1、基板2、压电材料、导线 组成；质量块1与基板2 -端连接，基板2的两面和底面分别设有压电材料，基板2两面的 压电材料通过导线4连接。 压电振子上下两表面的结构形式不一样，压电振子的A方向面如图2所示，压电材 料分成两部分，小面积的部分为第一压电材料3用于产生周期性交流电信号，用于检测峰 值；大面积的部分为第二压电材料4用于产生周期性的电压，用于发电。 压电振子的B方向面如附图3所示，压电振子的底面是第三压电材料5,都用于压 电发电，与图2的一面构成双晶压电振子，一次振动变形时相当于两个压电片变形，增加了 压电振子的电容，提高电能产生能力，同时提高了能量转移的效率。 参见图4所示，为了高效进行能量采集，本系统采用SSHI电路结构，采用两部分电 路进行处理，一路产生周期性的电压信号，用于进行峰值检测，一路产生的电压后面接SHII 电路，进行高效能量转移，提高压电发电机的输出功率，通过电感与同步开关进行控制，利 用SHII电路可以有效的提高压电发电机的输出功率。 压电振子在受到外界激励时产生振动，使压电振子产生变形，压电振子上下两表 面产生电荷。小面积的第一压电材料3产生电压通过电路桥接到5M欧姆的可变电阻上，作 为微处理电路中单片机的AD转换电路的检测信号，大面积的第二压电材料4通过SHII电 路给贮存电容C5进行充电，给后面的DC/DC转换电路进行供电。 DC/DC转换电路采用美信公司的MAX748A进行设计，该芯片外围电路简单，转换效 率高，可以转换成3. 3V输出。当压电振子产生电压，DC转移电路输出3. 3V的电压，该电压 给430单片机进行供电，此时单片机进行工作，检测电路R1上的电压信号，当检测到峰值信 号进，产生高电平开关信号，控制SSHI中的同步开关，此电电感接入到SSHI电路中，此时， 电感与电容组成的高频振荡电路在半个振荡周期内实现电容两端电压的快速翻转，实现了 电压与电流的同相位，有效的提高了压电发电机的输出功率。当峰值过后，单片机输出信号 控制同步开关，使之判断，等待下一次的峰值的到来。 本专利技术的原理是： 压电振子采用是双晶梁结构，其中有很小面积独立出来，用来产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效压电发电机，包括压电振子、同步开关电路、微处理电路、SSHI电路、电能储存电路和稳压电路，其特征在于：所述压电振子包括质量块和基板；所述质量块设置在基板一端上；所述基板相对的两面分别设有第一压电材料和第二压电材料，所述基板底面设有第三压电材料；所述第二压电材料面积大于第一压电材料面积；所述第一压电材料、第二压电材料之间通过导线连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙加存，杨莽，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32