一种节能环保道路压电发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于节能环保技术领域，是一种节能环保道路压电发电装置，包括储能电路和压电发电装置及试验系统：储能电路采用MAX1811作为主控芯片设计电路对可充电电池进行电能收集，压电发电装置为减速带内嵌在凹槽中，减速带下端与压力扩增器相连，压力扩增器下方是压电材料，压电材料与地面相连接，且多个减速带采用并联的方式组成整体压电发电设备，压电试验系统包括功率放大器、高能激振器、霍尔位移传感器和电荷放大器等组成。本设计将汽车行驶的重力转换为电能，将汽车耗费的能源以电能的方式回收。相较于其它压电发电装置，本装置压电特性和耐久度都得到了极大的提升，且产生的电量还可满足公交站灯箱用电和一般移动电子设备的充电。

A kind of energy-saving and environment-friendly road piezoelectric power generation device

The invention belongs to the technical field of energy saving and environmental protection, energy saving and environmental protection is a road of piezoelectric generator, including energy storage circuit and a piezoelectric power generation device and test system: energy storage circuit adopts MAX1811 as the main control chip circuit design of rechargeable battery power collection, the piezoelectric generator is embedded in the groove with deceleration, deceleration the lower end is connected with the pressure and pressure for amplification, amplification is below the piezoelectric material, piezoelectric material and ground connection, and a plurality of deceleration zone using the parallel composition of the overall piezoelectric power generation equipment, piezoelectric test system consists of power amplifier, high energy exciter, Holzer displacement transducer and charge amplifier. This design converts the vehicle's gravity into electric energy, and reclaims the energy consumed by the car in the form of electrical energy. Compared with other piezoelectric generators, the piezoelectric characteristics and durability of the device have been greatly improved, and the generated electricity can also meet the charging of bus station light box and general mobile electronic devices.

【技术实现步骤摘要】
一种节能环保道路压电发电装置
本专利技术公开由公交站台想到的一种基于PVDF压电材料的减速带发电装置，属于压电发电

技术介绍
在全球经济发展的带动下，世界能源消费总量从1965年的53.8亿吨标准煤增加到2013年的181.9亿吨标准煤，增加2.4倍。未来，世界能源消费量仍将保持增长态势，化石能源储量有限，具有不可再生性，大规模开发会造成资源加速枯竭。现在最常见的就是水力发电和火力发电了，水利发电会破坏地球的水循环，影响气候变迁，容易形成极端天气，还容易引发地震以及生态平衡受到破坏，而火力发电烟尘粉尘污染大，使用燃料，能源消耗巨大，但能源的利用率低，机组运行成本高，能源浪费严重，还会排出SO2等酸性气体，水作为冷却物质，1000MW火电厂每日消耗水约十万吨，可持续发展前景暗淡。而风力发电虽清洁却成本很高，普及率也不高，影响鸟类生活。太阳能虽是最清洁的能源，但是非常受地理位置和天气因素的影响。而压力发电不会产生有害气体，利用率也很高，且受外界影响很小，可以采用压力发电来作为发电形式。公交站指示牌后有电线裸露出来，存在一定的安全隐患，威胁着过往行人和乘客的安全，而且需要大量的维护。因此有很多的指示牌并不亮灯，这也造成了乘客在光线不好的时候看不清楚。在公交车站旁车辆应该要减速慢行，应当布置一个减速带，并且中国有几千万个公交车站，每天晚上如都亮起，积累起来也是很庞大的数量。并且全国的公路的每天的车流量巨大，合理地将车辆开过减速带的机械能转换成电能，并为晚上的指示牌供电，将会节省大量的电。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于PVDF材料的压力发电减速带装置，它解决了现有公交站存在的浪费能源和安全隐患等问题，达到资源的可持续发展。本专利技术中减速带材质选用PVDF材料，当前压电发电材料大多为压电陶瓷和发电橡胶，但是压电陶瓷易损坏、发电陶瓷成本高昂且技术相对不是很成熟。PVDF是目前压电性能最优的压电材料之一，作为一种新型薄膜状换能材料具有质地轻软、可绕性好、压电特性好等特点。与目前常用的无机物压电材料(如石英、压电陶瓷类)相比，它还具有声阻抗小、频率响应宽、介电常数小、耐冲击性强，便于加工成任意形状等优点。电器控制压电原件产生的电量主要用于：1、灯箱供电；2、移动设备充电应急插口；3、电池储存。机械部分单一减速带上设用多个相同的发电单元，减速带嵌在凹槽中，减速带下端与压力扩增器相连，压力扩增器下方是压电材料，压电材料与地面相连接(如图3、4)。多个减速带采用并联的方式组成整体压电发电设备，避免了一个短路造成的整体电路瘫痪(如图5)。储能电路设计压电元件产生的电荷是瞬间和交替的，是以不规则的随机突发形式提供能量，而且在电能提取过程中具有阻尼效应。当振动能传递到压电材料时，由于压电材料内部电阻太大(相当于断路)或电阻太小(相当于短路)时，产生的电能未消失，会再次转化为振动能；重复这种过程，振动衰减会持续一段时间。所积聚起来的电荷阻碍电荷的进一步生成，因此必须先在一个超级电容器中积累足够的能量，然后通过转换电路将能量储存于电池中。发电系统测试流程设计压电发电装置及试验系统从主体结构设计、电路设计到软件编程组建了一套完整的压电材料发电能力的试验测试系统，这为接下来要进行的对压电材料发电性能参数的测定提供了平台，并且为研究外界激励的频率、振幅对压电材料发电产生电压、电荷量大小的影响提供了分析测试基础。测试系统的工作原理为：由功率放大器和高能激振器组成的信号发生器输出一个频率及振幅可调的正弦激励，为以压电材料为主体的结构提供激励源。经霍尔位移传感器和电荷放大器分别检测压电材料变形量和压电材料变形所产生的电荷量，并用测试系统工作框图电阻分压的方法把压电材料产生的输出电压调整到采集卡允许的输入电压范围。然后使用数据采集卡对三路信号进行采集，最后利用采集软件进行数据的采集、存储、处理等。本设计的首先设计方向主要是应用与公路上的减速带上，使汽车的产生的机械能通过压电材料产生电能，然后运用在公交车站的展示牌以及应急移动设备充电插口。在以后技术成熟后也可以考虑将设备运用到一般公共的地面上，这样就能有更大的电量产生以提供公共用电，绿色发电，更方便人们的生活。与本领域其它专利技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用汽车行驶的重力，免费获得绿色能源。等于把汽车耗费的能源部分回收利用了。表面采用了高强度的橡胶材质，大大增加了减速带的耐久度，与现有的发电减速带需要机械运动做功不同，压力发电减少了减速带本身的损耗。除了产生的电量除了供应基本的灯箱用电，公交车站还增加了应急移动设备的充电插口，可满足一般移动电子设备的充电。附图说明以下结合附图对本专利技术作进一步描述。图1是本专利技术的具体方案应用设想，将发电减速带装置铺于公交车站前方。图2说明了压电原件产生电量的三种用途图3、图4是单一减速带背部剖析图以及产品效果图有多个减速带组成的整体压电发电设备，每个发电减速带都采用了并联的方式，来避免由于一个短路造成的整体电路瘫痪，如图5所示。如图6所示，车辆在装置表面上施加压力，使得减速带表面材质产生形变挤压压电材料PVDF，进行一次发电。完成制作后，作品实物具体场景应用照片图片见图7。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1如图所示，一种基于PVDF压电材料的减速带装置，该装置主要由储能电路和发电系统组成。本专利技术的储能系统采用MAX1811作为主控芯片设计电路对可充电电池进行电能收集。MAX1811体积小，尺寸为5.00mm*6.20mm*1.35mm，它是一种高集成度电池充电器，所需外围元件很少，易于控制电路体积，而且，它可以用于锂电池充电。MAX1811有两个设置端，其中SELV设置为高时，对电池的最终充电电压为4.2V；设置为低时，最终充电电压为4.1V，可适应不同最终充电电压的锂电池，MAX1811最终充电电压的精度可达到0.5％，能安全地对电池进行充电。另一个设置端是SELI，开关K闭合设置成高时，充电电流为500mA,适用于高功率的端口(4.75～5.25V,500mA)；开关断开为低电平时，充电电流为100mA，适用于低功率端口(4.40～5.25V,100mA)，CHG一端在充电期间为低电平，可连接一只发光二极管作充电指示。压电材料振动得到的交流电电压大约为1V,通过升压电路后电容电压达到MAX1811充电控制端输入电压要求，电路开始工作。MAX1811的各项参数满足设计要求。充分利用日常生活中普遍存在的运动压力和空气压力双作用于压电材料PVDF，由其压电效应便可快捷地产生电荷。如图6所示，一方面通过车辆在装置表面上施加压力，使得减速带表面材质产生形变挤压压电材料PVDF，进行一次发电；另一方面利用活塞连杆装置压缩空气，作用于PVDF，产生的压力进行二次发电，大大地提高压电材料的发电效率。然后通过超低输入升压电路，可对外输出较高电压，再通过储能电路，形成稳定的电压对可充电电池充电，最后由密排电池组集中对外供电。压电效应分为正压电效应和逆压电效应。所谓正压电效应，是指某些物质沿一个方向受到外力作用时，在其表面上便产生电荷，当外力去掉后，表面的电荷随之消失。反之，如果将这种物质置于电场中，在电场作用下产生机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PVDF压电材料的减速带发电装置，其特征在于：该装置采用PVDF材料为减速带材质，整体装置包括储能电路和压电发电装置及试验系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于PVDF压电材料的减速带发电装置，其特征在于：该装置采用PVDF材料为减速带材质，整体装置包括储能电路和压电发电装置及试验系统。2.根据权利要求1所述的一种基于PVDF压电材料的减速带发电装置，其特征在于：所述的发电单元结构由减速带、压力扩增器、压电材料组成，且多个减速带采用并联的方式组成整体压电发电设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹涛，张书庆，边文璟，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11