[發明專利]一種壓電式車載報警器

有效

• 申請號: 201710729108.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107565847B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 吳鳴;陳日成;闞君武
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種壓電式無線車載報警器，屬汽車電子技術領域。殼體側壁端部連有蓋板，蓋板的通孔處有內凹環臺；底座上連有內殼，殼底上有通孔及側柱，側柱上經壓板安裝有一組壓電振子，壓電振子由基板和壓電片粘接而成；底座上有內凹圓臺，其上有轉軸，在蓋板、殼體側壁及底座構成的腔體內，轉軸上依次裝有軸承、卡簧、激勵輪、卡簧及軸承，其中：右軸承內、外圈分別頂靠在內凹圓臺、殼底通孔外沿上；左軸承內、外圈分別頂靠在內凹環臺、壓環內緣上；激勵輪上有短剛性塊，短剛性塊上連有柔性撥片及長剛性塊；蓋板上裝有套筒，套筒內軸段上有拉帶及發條彈簧，兩者另一端分別連在卡塊及套筒上；殼底上裝有帶能量轉換電路及警報系統的電路板。

技術領域

本發明屬于汽車電子技術領域，具體涉及一種壓電式車載報警器，為車載報警系統供電。

背景技術

公共汽車是為專門解決城市和城郊運輸而設計及裝備的商用車，這種車輛設有乘客座椅及供乘客站立與走動的通道，要求站立面積大，是人員密集的場所，故例如偷竊等事件時有發生，此外也會存在乘客有突發身體不適的情況，此時應當盡早告知司機或乘務人員，以防止事件惡化。為解決以上問題，可在車內安裝車載報警器。若報警器以汽車發電機供電，需從汽車內部重新接線，還需連接電壓調節器，安裝過程復雜；若以電池供電，其能量有限，需要經常更換，浪費人力物力，若處理不當，易造成環境污染。為滿足類似于車載報警系統等微功率、微小型電子產品的自供電需求，國內外學者相繼提出了基于靜電、電磁、熱電及壓電等原理的微小型能量捕獲器(亦稱微小型發電機或俘能器)，其中壓電能量捕獲器以其結構簡單、無電磁干擾、能量密度大、易于實現微小化和集成化等優勢而使其適用范圍更廣。但由于壓電晶片為脆性材料，易因所受拉應力過大而破碎。因此，為使壓電式供能裝置在車載報警系統中得到實際應用，首先需解決的關鍵問題是提高其工作的可靠性。

發明內容

本發明提出一種壓電式車載報警器，本發明采用的實施方案是：殼體側壁的端部經螺釘安裝有帶通孔的蓋板，蓋板的通孔處設有內凹環臺；底座上經螺釘安裝有內殼，內殼的殼底上設有通孔及側柱，側柱均布于殼底的圓周上，側柱上經壓板及螺釘安裝有一組壓電振子，壓電振子由基板和壓電片粘接而成；底座上設有內凹圓臺，其上通過內殼的殼底的通孔壓裝有轉軸，轉軸另一端穿過蓋板的通孔，在蓋板、殼體側壁以及底座構成的腔體內，轉軸上從右至左依次裝有軸承、卡簧、激勵輪、卡簧及軸承，轉軸和激勵輪經平鍵連接，其中：右端軸承內圈頂靠在內凹圓臺上，外圈則由內殼的殼底的通孔外沿壓住；左端軸承的內圈頂靠在內凹環臺上，外圈則由經螺釘連接在蓋板上的壓環內緣壓住；激勵輪上設有均布的短剛性塊，短剛性塊上經螺釘安裝有柔性撥片及長剛性塊；蓋板上經螺釘安裝有套筒，套筒的中心與轉軸的中心相同，套筒內的轉軸軸段上經螺釘連有拉帶及發條彈簧，拉帶另一端經螺釘安裝有卡塊，卡塊上安裝有拉繩，拉繩經各個導輪布置于車內；發條彈簧的另一端經螺釘連接在套筒上；在內殼的殼底上經螺釘安裝有電路板，其上設有能量轉換電路及警報系統；裝置主體通過底座經螺釘安裝在汽車內。

壓電振子為長方形懸臂梁，壓電振子經導線組與電路板相連，壓電振子產生電能經過電路板上的能量轉換電路處理后供給警報系統，報警系統發出警報；壓電振子安裝時為平直結構，其工作時自由端變形量的許用值為其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m為基板的厚度，H為壓電振子總厚度，E_m和E_p分別為基板和壓電片材料的楊氏模量，k₃₁和分別為壓電材料的機電耦合系數和許用壓應力，L為壓電振子的懸臂長度。

為使柔性撥片能在壓電振子自由端變形量在達到許用值前脫開，其外伸長度l應滿足其中：E和E_b分別為壓電振子和柔性撥片的楊氏模量，I和I_b分別為壓電振子和柔性撥片的慣性矩，d為壓電振子與柔性撥片重疊部分長度。