[發明專利]一種利用人體行走自發電裝置及無線定位器

在審

• 申請號: 202010174640.X
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111365205A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄧方;劉道明;丁寧;姬艷鑫;高峰;葉子蔓;陳杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F03G7/08
• 分類號: F03G7/08;H02J7/32;G01S19/42;G01S19/34;G01S19/14
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明公開了一種利用人體行走自發電裝置及無線定位器，在人行走的過程中，利用人腳跟部分自然踩踏進行電能的收集與存儲，人體不需要主動進行做功發電，避免了人體主動做功時的能量消耗；踩踏傳動模塊將腳跟向下的位移轉為傳動軸的低速轉動，然后利用減速機將這部分低速轉動進行放大變成高速轉動，使用高速轉動帶動發電機發電；無線定位器，基于利用人體行走自發電裝置，采集運動傳感器數據，判斷當前人體是否在行走，如果當前人體沒有行走，位置不會發送變化，則將所有設備進入低功耗模式，減少電能消耗；當人體行走時，采集能量信息，當能量充足時，獲取定位信息并發出，根據人體的運動情況管理電能的消耗，有助于減少不必要的能量消耗。

技術領域

本發明涉及一種利用人體行走自發電裝置及無線定位器，屬于無線定位器技術領域。

背景技術

隨著低功耗穿戴式定位設備的迅猛發展以及監護人為了保證孩子與老人的安全經常有需要知道孩子和老人位置信息等需求，穿戴式定位設備逐漸發展起來，市場出現了如定位手表，定位手環等一系列無線定位產品。這些大多數需要定期更換電池，或者定期給設備充電，對產品的使用造成了一定量的不便。

目前存在的自發電無線定位器中，利用人體行走的進行發電進行定位是比較常見的一種。如CN201910313227.4公開了一種自充電的可檢測及預測身體健康狀況和定位及報警功能的智能鞋。該智能鞋采用電磁式發電，定子以及上下兩端內嵌的環繞鐵芯的線圈，發電裝置上下對稱兩端同時發電，即定子上下兩端有兩個轉子共用一個定子，并且轉子采用非平衡轉子。使用者腳部運動時產生的動能，會使兩端的轉子運動，經過轉子與定子的耦合磁場，從而使兩端的線圈切割磁感線，將轉子的旋轉動能轉化為線圈中電能并輸出。定位部分采用GPS和BDS雙模定位，全天候作業。但這種自發電定位鞋的發電的功率很低并且能量消耗很大，不利于長期使用。該自發電定位鞋使用非平衡轉子，人體行走一步，轉子旋轉一圈。根據電磁感應定律，導體切割磁感線產生的感應電動勢和導體運動的速度有關，切割磁感線的速度越快，導體產生的電壓越塊。當磁場中的導體產生電流時會產生安培力，電流越大，安培力越大，所以不平衡轉子旋轉時會產生安培力阻礙轉子轉動，而且轉子轉動全靠轉子的慣性產生，所以沒有外力維持轉子轉動，所以轉子轉動速度變慢，產生的電動勢降低，阻礙發電。而且GPS和BDS雙模定位全天候作業，電能消耗大，當物體沒有運動時也在傳輸數據，非常浪費能量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種利用人體行走自發電裝置及無線定位器，可以高效的將人體行走時腳跟部分緩沖做功轉換為電能。

一種利用人體行走自發電裝置，包括踩踏傳動裝置、減速機以及發電機；

所述踩踏傳動裝置包括踩踏塊(1)、限位框(2)、第一磁鐵(3)、第二磁鐵(4)和Z型傳動軸(6)；

所述限位框(2)為一端開口的長方體框；踩踏塊(1)放入限位框(2)中；踩踏塊(1)底部固連第一磁鐵(3)，限位框(2)底部固連第二磁鐵(4)；其中第一磁鐵(3)和第二磁鐵(4)的相同磁極相對；

踩踏塊(1)的一個側面上開有一個具有設定寬度的踩踏塊凹槽(5)；在與踩踏塊凹槽(5)相對的位置，限位框(2)上開有一個寬度相當的傳動軸活動凹槽(7)；

Z型傳動軸(6)的一端放入踩踏塊凹槽(5)中，并可在該踩踏塊凹槽(5)沿寬度方向移動；

Z型傳動軸(6)的另一端與減速機(8)的輸出口相連；減速機(8)的輸入口與發電機(9)的轉子相連。

進一步的，還包括AC-DC轉換電路；AC-DC轉換電路將發電機(9)輸入的交流電轉換為直流電，送入儲能模塊存儲。

較佳的，所述踩踏塊(1)與限位框(2)均使用硬塑料制作。

較佳的，所述自發電裝置置于鞋底的腳跟部位。

一種基于人體行走自發電裝置的無線定位器，包括供電單元和定位通信單元；