[發明專利]基于壓電換能的無線網絡傳感器通信電源

有效

• 申請號: 201310257390.6
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103441560A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 楊強;李銘鴻;吳昊;李頤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02N2/18;F03D9/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明專利涉及一種基于壓電變換的供能裝置，尤其涉及一種能供應無線網絡傳感器的通信電源。?

背景技術

無線傳感器網絡是一種由傳感器節點組合而成的網絡，目前在醫療保健、環境監測等多方面具有良好的應用前景。隨著無線網絡的不斷發展，?很多時候，我們需要將來自不同區域的信息匯總，從而進行對現場狀況的綜合判斷。通常，在這些情況下，用來采集數據的傳感器被放置在相距上千米的位置，并且需要在長達幾個月甚至幾年的時間內進行連續數據檢測工作，工作人員無法經常進行維護。在無線傳感器網絡中，每一個節點都能夠獨立采集數據，并將數據進行匯總。根據應用規模的不同，節點的數目可以達到上萬，監測超過幾十平方公里范圍內的各類信號。無線傳感器網絡通常被放置在室外，無法進行長距離的布線，設備的供電成為目前研究工作的一項熱點。目前無線網絡傳感器大多采用化學電池供電，工作環境比較惡劣，而且大多數網絡傳感器布置數量巨大，更換電池十分困難，因而難以長時間工作，并在經濟上造成較大浪費。除此以外，化學電池給環境造成了一定污染，電源供給環節成為無線網絡節點進一步應用的重要瓶頸。因此其實際應用遭到了限制。而在眾多環境能量轉換裝置中，太陽能發電、溫差發電、風能發電、振動能發電等都成為其中的選擇。而振動能由于在環境中較易持續獲得，可以使得無線網絡傳感器在不更換電源的情況下進行長時間工作，大大提高了傳感器的工作壽命，從而帶來了極大的經濟價值，因此受到了眾多研究者的重視。?

與此同時，傳統小型風力發電裝置中，由于齒輪變速箱等的存在，使得發電裝置運行過程中受到較多的摩擦阻力，因而發電裝置啟動時所需風速較高。而使用其他新型換能器件的風力發電裝置則因此能減少運行中所受的摩擦阻力，從而能在較低風速下啟動裝置，并輸出更多能量。?

發明內容

為了克服現有的無線網絡傳感器不能從環境中獲取能量從而進行長時間工作的不足，本專利提供了一種新型的基于壓電變換的無線網絡傳感器節點供能裝置，該款裝置不僅能將傳感器部署環境附近的風能以及振動能轉換為電能供傳感器使用，并且壓電換能裝置能在不產生電磁干擾的情況下進行工作，減少了系統故障的可能性。?

?本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于壓電換能的無線網絡傳感器通信電源，包括下部轉盤，下部轉盤的軸心上固定主軸；風葉葉輪套接在主軸上，風葉葉輪下端面固定若干聯動軸，兩個壓電陶瓷片固定在下部轉盤上，兩根打擊傳動軸與下部轉盤活動連接，每根打擊傳動軸上固定兩根彈簧；兩個壓電陶瓷片與整流儲能檢測模塊相連，所述整流儲能檢測模塊由整流儲能模塊、電量檢測模塊和控制顯示模塊依次相連組成。?

?本專利的有益效果是，本發明的基于壓電換能的無線網絡傳感器通信電源可以在有周邊環境有振動或風存在時，將能量轉化為蓄電池能量或供傳感器直接使用，并且不產生電磁干擾，無發熱，結構簡單，成本較低。除此以外，由于使用了新型的傳動裝置，使得風力發電裝置能減少運行過程中所受的摩擦阻力，降低了啟動時所需風速，提高了能量輸出。?

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。?

圖1是本專利的機械能量采集部分風葉輪說明圖。?

圖2是能量采集部分的機械連動部分。?

圖3是整流儲能檢測模塊的電路圖。?

圖中、風葉葉輪1、聯動軸2、主軸3、打擊傳動軸4、壓電陶瓷片5、下部轉盤6。?

具體實施方式

如圖1和3所示，本發明基于壓電換能的無線網絡傳感器通信電源包括下部轉盤6，下部轉盤6的軸心上固定主軸3，風葉葉輪1套接在主軸3上，風葉葉輪1下端面固定若干聯動軸2，兩個壓電陶瓷片5固定在下部轉盤6上，兩根打擊傳動軸4與下部轉盤6活動連接，每根打擊傳動軸4上固定兩根彈簧；兩個壓電陶瓷片5與整流儲能檢測模塊相連。?

如圖2所示，當風葉葉輪1在風力作用下轉動時，帶動聯動軸2一同旋轉。聯動軸2在轉動過程中，擊打打擊傳動軸4。打擊傳動軸4轉動，從而多次反復拍打壓電陶瓷片5，激勵壓電陶瓷片5產生電能。?

如圖3所示，整流儲能檢測模塊由整流儲能模塊、電量檢測模塊、控制顯示模塊依次相連組成。?