一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地垫制造技术

本发明专利技术公开了一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地垫，属于绿色环保技术领域。所述可拼接环保地垫包括：地垫主体、电路模块和分布在所述地垫主体边缘的拼接件。本发明专利技术通过智能地垫边缘拼接件和小型电路模块的设计，利用常闭干簧管遇磁铁断开的特性，设计出地毯拼接方案，不仅可以应用于室内装潢之类的小规模铺设，也可以灵活应用于道路铺设、管道内铺设等大规模场景，解决了智能地垫应用场景规模受限的问题。通过正亮度系数光敏电阻的电阻值与外界光强成正比的特性，实现了地垫根据外界光强选择是否消耗已存储的电能用于外接设备，有效地避免了能源的浪费，达到了绿色环保的效果。保的效果。保的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地垫


[0001]本专利技术涉及一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地垫，属于绿色环保


技术介绍

[0002]地垫，主要应用于各类装潢(如家庭室内装潢)、景区铺路、高速公路、大型输水水管等流体管道内等，随着应用场景的智能化发展和绿色环保的要求，传统地垫也需作相应的改进以迎合功能和环境方面的需求。
[0003]比如，常见的地毯主要由羊毛、丙烯、尼龙、锦纶、涤纶、丙纶等材料组成，其中羊毛属于天然纤维，降解需要3到4个月且造假昂贵，其余材料价格低廉但是降解周期极长，往往可以达到20至30年，不具备环保的内涵。为了实现绿色环保的目的，通常情况下人们致力于研究如何优化地垫材质，比如采用壳聚糖纤维来制作地毯(张宝杰.壳聚糖纤维在乘用车地毯上的应用[J].时代汽车,2019(04):163
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164.)。然而，即便通过优化材质达到了绿色环保的目的，地垫往往仅仅具有观赏价值，并不具备其他功能，无法满足智能化应用场景。
[0004]现有的多功能智能地毯如日本的发电地毯、荷兰的跳舞发电地毯(肖萍,谢中原,王会华,张超凡,拉扎提
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合里木哈孜.发电地毯的分析研究[J].价值工程,2017,36(27):93
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94.DOI:10.14018/j.cnki.cn13
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1085/n.2017.27.040.)，该方案基于PVDF的地板压力发电系统，可通过设计好的整体地毯进行压电材料进行发电、储能。然而该地毯是设计好的一整块地毯，不具有自由拼接的功能，只能适用于室内装潢，无法应用于室外(景区铺路、高速公路、管道等)场景；此外，该方案中，电路规模庞大，使用过程中电路元件易损坏，且电路的某一部分受到破坏即不可再使用，因此不便大规模使用。

技术实现思路

[0005]为了解决目前存在的智能地垫无法拼接、无法大规模铺设且电路规模庞大易损坏等问题，本专利技术提供了一种基于压电陶瓷发电的可拼接环保地垫，其特征在于，所述可拼接环保地垫包括：地垫主体、电路模块和分布在所述地垫主体边缘的拼接件，所述可拼接环保地垫之间通过所述拼接件实现拼接，所述电路模块分别与所述地垫主体和所述拼接件连接；
[0006]所述地垫主体包括：表面弹性材质层、压电陶瓷层、绝缘层；所述表面弹性材质层覆盖于所述可拼接环保地垫的上下表面，所述压电陶瓷层位于所述表面弹性材质层之间；所述压电陶瓷层之间设有绝缘层；
[0007]所述拼接件包括：磁铁和接有常闭干簧管的照明设备；两块地垫拼接时，地垫边缘的磁铁与另一块地垫的常闭干簧管相互配合，所述磁铁控制所述常闭干簧管的开闭；
[0008]所述电路模块包括：整流储能模块和光敏运放模块；所述整流储能模块用于将所述压电陶瓷层产生的交流电转化成直流电并储存电能；所述光敏运放模块用于根据光照亮度控制所述整流储能模块与所述拼接件的照明设备之间的电路是否导通。
[0009]可选的，所述地垫主体还包括：六边形拼接PLA板层，位于所述表面弹性材质层与所述压电陶瓷层之间。
[0010]可选的，所述整流储能模块包括依次连接的全桥整流电路模块、负载电阻、电压放大芯片和储能电池；
[0011]所述全桥整流电路模块用于整流，所述负载电阻用于产生直流电压，所述电压放大芯片用于稳压，所述储能电池用于储能。
[0012]可选的，所述光敏运放模块包括：正亮度系数光敏电阻和NPN三极管；所述正亮度系数光敏电阻根据光照强度变化阻值，控制所述NPN三极管是否导通，从而控制所述照明设备是否通电。
[0013]可选的，所述电路模块设于所述地垫主体内部，与所述压电陶瓷层之间通过所述绝缘层实现绝缘。
[0014]可选的，所述照明设备为LED灯带。
[0015]可选的，所述可拼接环保地垫的形状为长方形，所述拼接件设于长方形的四边。
[0016]可选的，所述光敏运放电路模块和所述整流储能模块之间通过逻辑电路连接。
[0017]可选的，所述电压放大芯片为MP2307DN芯片。
[0018]可选的，所述储能电池为锂聚合电池。
[0019]可选的，所述表面弹性材质层为地毯材质，包括：化纤材质层、纯毛材质、混纺材质、尼龙材质、真丝材质等。
[0020]可选的，所述表面弹性材质层为弹性地板。
[0021]可选的，所述光敏运放模块中不使用单个NPN三极管来放大信号而使用阻容耦合放大电路等其他放大电路进行信号放大。
[0022]可选的，所述LED灯带被替换为其他可以消耗锂聚合电池中储存的电能的负载，如电控灯，声控灯等。
[0023]本专利技术有益效果是：
[0024]1、本专利技术通过智能地垫边缘拼接件和小型电路模块的设计，利用常闭干簧管遇磁铁断开的特性，设计出地毯拼接方案，相比于现有技术中的整体设计的地毯，本专利技术可根据铺设场景的规模，自由选择拼接地毯的数量，不仅可以应用于室内装潢之类的小规模铺设，也可以灵活应用于道路铺设、管道内铺设等大规模场景，解决了智能地垫应用场景规模受限的问题。
[0025]2、本专利技术通过压电陶瓷压电效应的特性，解决了普通绿色环保地垫不能发电的问题；特别是铺设在室外公共场景时，可以将行人、车辆等移动人、物产生的无用压力转化为电能并进行储存和利用，充分实现绿色能源的利用。
[0026]3、本专利技术通过正亮度系数光敏电阻的电阻值与外界光强成正比的特性，可以根据自然光照的强度来实现储能电池和照明设备之间电路的通断，解决了目前可发电可储能地毯只能将电能立即用于发光或者一直储存电能，无法选取工作状态的问题，实现了地垫根据外界光强选择是否消耗已存储的电能用于外接设备，有效地避免了能源的浪费。
[0027]4、本专利技术可以利用六边形拼接PLA板层等材料可降解的特性，解决了尼龙等常见地毯材质不易降解的问题，达到了绿色环保的效果。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例的一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地毯的示意图。
[0030]图2为本专利技术实施例的一种基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地毯的层状结构简图。
[0031]图3为本专利技术实施例的一种电路模块层的电路结构图。
[0032]图4为本专利技术实施例的一种六边形拼接PLA板层的结构图。
[0033]图5为本专利技术实施例的一种压电陶瓷层的结构图。
[0034]图6为本专利技术实施例的两块基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地毯的拼装前示意图。
[0035]图7为本专利技术实施例的两块基于压电陶瓷发电的可储能可拼接绿色环保地毯的拼装后示意图。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷发电的可拼接环保地垫，其特征在于，所述可拼接环保地垫包括：地垫主体、电路模块和分布在所述地垫主体边缘的拼接件，所述可拼接环保地垫之间通过所述拼接件实现拼接，所述电路模块分别与所述地垫主体和所述拼接件连接；所述地垫主体包括：表面弹性材质层、压电陶瓷层、绝缘层；所述表面弹性材质层覆盖于所述可拼接环保地垫的上下表面，所述压电陶瓷层位于所述表面弹性材质层之间；所述压电陶瓷层之间设有绝缘层；所述拼接件包括：磁铁和接有常闭干簧管的照明设备；两块地垫拼接时，地垫边缘的磁铁与另一块地垫的常闭干簧管相互配合，所述磁铁控制所述常闭干簧管的开闭；所述电路模块包括：整流储能模块和光敏运放模块；所述整流储能模块用于将所述压电陶瓷层产生的交流电转化成直流电并储存电能；所述光敏运放模块用于根据光照亮度控制所述整流储能模块与所述拼接件的照明设备之间的电路是否导通。2.根据权利要求1所述的可拼接环保地垫，其特征在于，所述地垫主体还包括：六边形拼接PLA板层，位于所述表面弹性材质层与所述压电陶瓷层之间。3.根据权利要求1所述的可拼接环保地垫，其特征在于，所述整流储能模块包括依次连接的全桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海宁，徐一博，江时昕，陈健，朱纯，江正仙，朱云，胡宸恺，杨俊杰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：