用于将用户的移动转换为电压的设备制造技术

技术编号:14860940 阅读:72 留言:0更新日期:2017-03-19 14:03
一种用于将用户的移动转换为电压的设备(10),包括:颈绳(20)、压电传感器(30)以及印刷电路板(40)。颈绳被耦合到压电传感器并且在使用中提供在第一方向中作用在压电传感器上的拉力。印刷电路板电地且机械地被耦合到压电传感器。印刷电路板的重量在使用中引起重力,以在不同于第一方向的第二方向中作用在压电传感器上,使得佩戴颈绳的用户(5)的移动引起压电传感器的形状的变化,所述压电传感器响应于所述形状的所述变化而生成电压。所述电压可以被用作针对被安装在PCB上的电学部件(41)的电源,或者可以被用作针对诸如处理器(41)或加速度计的电学部件的唤醒信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将用户的移动转换为电压的设备。
技术介绍
将用户的移动转换为电压的设备可以被用于能量收获。能量收获是这样一种过程,即通过所述过程从外部源导出能量并将能量转换为电能。外部源的范例是移动的人的运动能量。压电材料具有将机械应变能量变换为电荷分布的能力,并且被用于将来自人体的运动转换为电能。例如,NathanS.Shenck和JosephA.Paradiso所著的“EnergyScavengingwithShoe-MountedPiezoelectrics”(MITMediaLaboratory,ResponsiveEnvironmentsGroup,http://www.rst2.edu/njheps/resources/energy_scavenging.pdf)公开了利用安装在鞋上的压电材料来进行能量收集。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种备选可佩戴设备,所述备选可佩戴设备将佩戴所述设备的用户的移动转换为电压。所述设备的目的是利用根据权利要求1所述的设备来实现的。颈绳(neckcord)允许用户将所述设备围绕其颈部佩戴。所述用户的移动(诸如步行)将在压电传感器上引起波动的拉力。印刷电路板的重量也引起重力,以作用在压电传感器上。所述拉力和所述重力作用在所述压电传感器的不同部分或位置上并且在不同方向上,从而引起波动的应变。当外力使所述压电传感器产生机械应变时,在其材料中的极化单元格(cell)移位,并且在材料的晶格中以规则的样式对齐。结果,离散的偶极子效应积累,从而导致静电电势或电压。在实施例中,所述压电传感器被整形为矩形元件。所述矩形元件由于在不同方向上作用在其上的拉力和重力而弯曲。通过所述颈绳传递的拉力可以作用在矩形形状的元件的端部部分上,而由PCB的质量引起的重力作用在中间部分上。在另外的实施例中,拉力作用在中间部分上并且重力作用在元件的端部部分上。在该实施例中,PCB被耦合到所述端部部分,并且颈绳被耦合到所述矩形元件的中间部分。在两者实施例中,所述用户的移动将在所述压电传感器上引起波动的应变,使得所述用户的移动被转换成电压。所述压电传感器可以包括多个矩形元件,所述多个矩形元件中的每个被耦合到与之前的实施例中所描述的类似的颈绳和PCB。矩形形状的元件中的每个将响应于用户的移动而提供电压,从而实现运动能量到电能的增强的能量转换。为了舒适,所述设备应当相对平坦,当被佩戴为垂饰时不突起太多。因此,在实施例中,所述PCB被定位在与所述颈绳相同的平面中,所述平面垂直于弯曲面,其中,拉力和重力令矩形形状的元件弯曲。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种用于监测用户的设备。该设备包括用于将用户的移动转换成电压的设备。运动能量被转换为电能,使得压电传感器可以被用作电学部件的电源。可以例如利用电容来对由所述压电传感器生成的电压进行滤波和缓冲,并且经滤波和缓冲的电压可以被用作电压源。在所述用于监测用户的设备的另外的实施例中,由所述压电传感器生成的电压被用于将电子部件从待机唤醒到操作状态。所述设备可以包括用于在电子部件在所述操作状态中时向其供应能量的电池。这提供了这样的优点,即所述电子部件的能量消耗被限制到所述用户正在移动的时间段。在所述用户不是正在移动的时间段中,所述能量消耗被限制到待机功率。因此,所述压电传感器不是被用于能量收获,而是被用作不获取供应电流并且一旦检测到所述用户的移动就唤醒所述电子部件的移动传感器。在另外的实施例中,所述用于监测用户的设备在唤醒时传送控制信号。所述控制信号指示用户和设备两者都是活动的。针对预定时间段的对所述控制信号的缺少可以指示电池耗尽或用户的不移动。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种包括用于监测用户的设备的跌倒检测器。所述跌倒检测器包括:移动传感器,其用于测量所述用户的移动;以及处理器,其用于分析并解释来自所述移动传感器的测量结果,以检测所述用户的潜在跌倒。由压电传感器生成的电压被用于唤醒所述移动传感器和所述处理器。在另外的实施例中,所生成的电压被用于唤醒所述移动传感器,当测量的移动满足预定的标准时所述移动传感器继而可以唤醒所述处理器。所述处理器解释所感测的移动,并且在检测到所述用户的可能的跌倒时可以引起警报信号的发送。在实施例中,所述移动传感器是加速度计。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种用于监测用户的系统。所述系统包括:用于监测用户的设备或跌倒检测器;以及基站,其用于可以由监测设备或所述跌倒检测器传送的控制信号。当针对预定时间段没有接收到控制信号时,所述基站向护理人员传送警告信号,以指示所述监测设备或所述跌倒检测器可能需要服务,或者指示所述用户没有活动。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种将用户的移动转换为电压的方法。所述方法包括以下步骤:利用颈绳在压电传感器上引起拉力;并且利用印刷电路板的重量引起重力以作用在所述压电传感器上。所述颈绳将所述用户的所述移动传递到所述压电传感器,并且由所述印刷电路板的所述重量引起的所述重力对抗由所述颈绳提供的所述拉力,从而在所述压电传感器上引起应变。在使用中,所述用户的所述移动引起所述压电传感器的形状的变化,从而导致能量转换和电压的生成。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种监测用户的方法。除了将用户的移动转换为电压的方法的步骤之外,所述方法还包括以下步骤:对所生成的电压进行滤波;将经滤波的生成的电压与阈值进行比较;并且当所生成的电压超过所述阈值时将电子部件从待机切换到操作。在该方法中,从所述用户的检测的移动得到的所生成的电压被用作针对所述电子部件的唤醒信号。所述电子部件可以被用于监测所述用户的活动。该方法提供了这样的优点,即当所述用户不活动或针对一时间段不活动时,来自电池电源的降低的功耗。在实施例中,所述方法还可以包括以下步骤:当所述电子部件在已经接收到所述唤醒信号之后已经从待机状态切换到操作状态时,发送控制信号。所述控制信号指示所述电子部件活动。当针对一时间段还没有发送所述控制信号时,这可以指示电池电源已经耗尽,或者指示所述用户没有活动。根据本专利技术的另外的方面,提供了一种检测用户的潜在跌倒的方法。所述方法包括监测用户的方法,并且还包括以下步骤:利用移动传感器来监测所述用户的移动;并且利用处理器来分析来自所述移动传感器的测量结果,以检测所述用户的潜在跌倒。当所述用户移动时,存在跌倒的风险。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将用户的移动转换为电压的设备(10),所述设备包括:颈绳(20)、压电传感器(30)以及印刷电路板(40),所述颈绳被耦合到所述压电传感器并且被布置为在使用中提供在第一方向上作用在所述压电传感器上的拉力,所述印刷电路板被耦合到所述压电传感器,所述印刷电路板的重量在使用中引起重力以在不同于所述第一方向的第二方向上作用在所述压电传感器上,使得佩戴所述颈绳的所述用户(5)的所述移动导致所述压电传感器的形状的变化,所述压电传感器响应于所述形状的所述变化而生成电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.16 EP 13188799.41.一种用于将用户的移动转换为电压的设备(10),所述设备包括:
颈绳(20)、压电传感器(30)以及印刷电路板(40),所述颈绳被耦合到
所述压电传感器并且被布置为在使用中提供在第一方向上作用在所述压电
传感器上的拉力,所述印刷电路板被耦合到所述压电传感器,所述印刷电
路板的重量在使用中引起重力以在不同于所述第一方向的第二方向上作用
在所述压电传感器上,使得佩戴所述颈绳的所述用户(5)的所述移动导致
所述压电传感器的形状的变化,所述压电传感器响应于所述形状的所述变
化而生成电压。
2.根据权利要求1所述的设备(10),其中,所述压电传感器(30)
被整形为矩形元件,所述矩形元件具有两个相对的端部部分(30a、30b)
以及中间部分(30c),所述元件能够相对于跨所述端部部分的平面(31)
弯曲,所述颈绳(10)被耦合到所述元件的所述端部部分,所述印刷电路
板(40)被机械地耦合到所述元件的所述中间部分。
3.根据权利要求1所述的设备(10),其中,所述压电传感器(30)
被整形为矩形元件,所述矩形元件具有两个相对的端部部分(30a、30b)
以及中间部分(30c),所述元件能够相对于跨所述端部部分的平面(31)
弯曲,所述颈绳(10)被耦合到所述元件的所述中间部分,所述印刷电路
板(40)被机械地耦合到所述元件的所述端部部分。
4.根据权利要求1所述的设备(10),其中,所述压电传感器包括两
个矩形形状的元件(30、35),每个元件具有第一端部部分(30a、35a)和
第二端部部分(30b、35b),每个元件能够相对于跨其端部部分的平面(31)
弯曲,所述颈绳被耦合到所述第一端部部分,并且所述印刷电路板被机械
地耦合到所述第二端部部分。
5.根据权利要求2、3或4所述的设备(10),其中,所述印刷电路板

\t(40)相对于所述平面(31)被垂直定位。
6.一种用于监测用户的设备(90),包括根据权利要求1至5中的任
一项所述的设备,其中,所述用于监测用户的设备还包括滤波器(59),所
述滤波器被布置用于对所生成的电压进行滤波,所述设备还包括电子部件
(72),所述电子部件被布置为取决于经滤波的生成的电压超过阈值而从待
机状态切换到操作状态。
7.根据权利要求6所述的用于监测用户的设备(90),其中,所述设
备还被布置为响应于所述电子部件(72)从所述待机状态...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·S·威斯韦斯瓦拉W·A·M·A·M·范登敦根H·巴尔杜斯
申请(专利权)人:皇家飞利浦有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰;NL

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