[實用新型]一種基于壓電新能源的攝像頭供電裝置

有效

• 申請號: 201721563614.6
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN207518494U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 魏業文;王琦婷;閔捷;單知非;侯希倫
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J15/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種基于壓電新能源的攝像頭供電裝置，包括壓電換能器、電能收集模塊、阻抗匹配模塊、整流濾波穩壓模塊、儲能模塊、攝像頭模塊、單片機模塊。本實用新型利用車輛行駛和人行走產生的壓力對壓電換能器施壓，通過壓電效應產生電荷，再通過電能收集模塊將交變的電荷通過能量捕獲技術獲得電能。使用整流濾波穩壓模塊輸出直流給攝像頭供電或將電能儲存。本實用新型專利能夠給道路上的攝像頭供電，利用了車輛行駛過程中產生的機械能和人行走產生的機械能，減少了資源的浪費。

技術領域

本實用新型技術涉及基于壓電新能源的攝像頭供電裝置，屬于供電系統技術領域。

背景技術

隨著對能量使用效率和保存的要求提高，使用環保無污染的新型能源越來越成為研究的熱門課題。現階段攝像頭的供電主要有兩種方式，一種是電網供電，一種是太陽能供電。然而，當輸電線路出現故障或者長時間陰雨天氣時，攝像頭的供電就會中斷。面對這個問題，現提出一種就地取材的方法給攝像頭供電，即使用車輛行駛過程中產生的機械能和人行走產生的機械能通過壓電效應產生電能對從而對攝像頭供電。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種用壓電效應產生的電能給攝像頭供電的裝置，能利用車輛行駛和人行走產生的機械能轉化為電能，給道路上的監控攝像頭供電。

一種基于壓電新能源的攝像頭供電裝置，包括壓電換能器、電能收集模塊、阻抗匹配模塊、整流濾波穩壓模塊、儲能模塊、攝像頭模塊、單片機模塊；

壓電換能器的輸出端與電能收集模塊的輸入端連接，電能收集模塊的輸出端與阻抗匹配模塊的輸入端連接，阻抗匹配模塊的輸出端與整流濾波穩壓模塊的輸入端連接，整流濾波穩壓模塊的輸出端與儲能模塊的輸入端和攝像頭模塊的輸入端連接，壓電換能器的輸出端與單片機模塊的輸入端連接，單片機模塊的輸出端與電能收集模塊的輸出端連接。

上述壓電換能器為鈸式壓電換能器，鈸結構壓電換能器要比相同尺寸PZT陶瓷片位移高40倍，提高了利用率。

上述電能收集模塊采用了兩通道的電荷放大器，可以根據壓電換能器產生電荷量的不同選擇不同的通道，從而控制控制電路轉換靈敏度，提高了電荷放大器的效率。

包括底板和支架，攝像頭模塊設置在支架的頂端，底板為彈性板，至少1個壓電換能器排列形成壓電換能器組，壓電換能器組設置于底板的下方。

上述支架為倒L型支架，攝像頭模塊包括為攝像云臺，攝像云臺掛設在支架上端。

上述至少1個壓電換能器排列形成矩陣式的壓電換能器組，壓電換能器組的輸出端至少有一個通道。

上述壓電換能器組的輸出端包括第一通道以及第二通道，第一通道以及第二通道均與電能收集模塊的輸入端連接。

采用上述結構時，通過利用壓電陶瓷的壓電效應將車輛行駛和人行走產生的機械能轉化為電能，由于壓電換能器產生的是交流變化的電荷信號，所以再用電能收集模塊將交變的電荷通過能量捕獲技術獲得電能，再通過整流濾波穩壓模塊輸出直流給攝像頭供電，考慮到通過機械能產生的電能有多余，所以加入儲能模塊，當電能充足時，將多余的電能儲存。壓電換能器在諧振頻率下傳給負載的效率最高，所以加入阻抗匹配模塊。

此專利的壓電換能器用的是鈸式壓電換能器，其具有體積小、重量輕、振動位移大以及靈敏度高等優點。在相同的激勵下，鈸結構壓電換能器要比相同尺寸

PZT陶瓷片位移高40倍，等效壓電常數比PZT本身約高出40倍。

此專利電能收集模塊用的電荷放大器，電荷放大器用OPA602芯片。高輸入阻抗、低漂集成運放OPA602將壓電元件輸出的電荷轉化成電壓輸出。同時通過單片機模塊來檢測電荷信號的強度，將檢測的信號反饋到電荷放大器的末端，控制反饋電容C用來控制電路轉換靈敏度，反饋電阻R避免OPA602進入飽和輸出狀態。單片機選STM32，其具有高性能，實時性強，低功耗，便于低電壓操作等優點，同時還易于開發。