[發明專利]用于船用發動機的振動能量收集和無線溫度測量的系統

在審

• 申請號: 202010740810.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111835227A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王勇;馬殊;劉晨陽;高恩錄;謝文華;李福海
• 申請（專利權）人: 青島淄柴博洋柴油機股份有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02M7/06;G01K1/02;G01K1/14;G01K7/18;G08C17/02
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 邢江峰

1.一種用于船用發動機的振動能量收集和無線溫度測量的系統，其特征在于，所述系統包括：振動能量收集模塊、溫度傳感模塊、溫度采集及藍牙傳輸模塊、終端顯示模塊；

所述振動能量收集模塊包括壓電振動能量收集裝置和整流穩壓電路；壓電振動能量收集裝置由多個線性振動能量收集裝置復合而成；線性振動能量收集裝置包括壓電雙晶片梁和質量塊；所述壓電雙晶片梁包括彈性層和上下兩層壓電層，彈性層設置于上下兩層壓電層之間；所述壓電雙晶片梁采用矩形梁設計，各梁上下兩層壓電層的極化方向均垂直于梁的長度方向，并且串聯連接以增加電壓輸出；壓電雙晶片梁的上下兩層壓電層通過導線連接至整流穩壓電路的交流電輸入端口，經整流穩壓電路整流穩壓后得到穩定的直流電；

振動能量收集模塊與溫度傳感模塊、溫度采集及藍牙傳輸模塊連接，振動能量收集模塊用于收集發動機在工作時發生振動產生的能量；

溫度傳感模塊采用PT100鉑熱電阻溫度傳感器，將傳感器探頭置于發動機的溫度測量位置，并將傳感器的電壓輸出端連接至溫度采集及藍牙傳輸模塊；

溫度采集及藍牙傳輸模塊由STM32F767單片機主控電路及藍牙傳輸模塊組成，當單片機采集到溫度傳感器的輸出信號后，將其轉換為對應的溫度數值，并調用藍牙傳輸模塊，將該溫度數值傳輸給終端顯示模塊顯示。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，壓電振動能量收集裝置由兩個線性振動能量收集裝置復合而成，分別為第一線性振動能量收集裝置和第二線性振動能量收集裝置，第一線性振動能量收集裝置包括第一壓電雙晶片梁和第一質量塊，第二線性振動能量收集裝置包括第二壓電雙晶片梁和第二質量塊；第一壓電雙晶片梁的一段被固定在支座上，連接第二質量塊的第二壓電雙晶片梁以第一質量塊的右側端為固定點，以L型復合在第一壓電雙晶片梁上。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，振動能量收集模塊中，壓電振動能量收集裝置將發動機振動信號轉為壓電層輸出的交流信號，而后經整流穩壓電路將交流電轉化為直流電，并利用穩壓二極管將該直流電穩定，而后利用三端可調式輸出集成穩壓器及其外圍電路實現最終的穩定直流電輸出及電壓可調。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，振動能量收集模塊輸出的穩定的直流電傳輸給溫度傳感模塊、溫度采集及藍牙傳輸模塊，為溫度傳感模塊、溫度采集及藍牙傳輸模塊供電。

5.根據權利要求1-4任一項所述的系統，其特征在于，藍牙傳輸模塊使用藍牙芯片HC-05及其外圍電路實現藍牙無線傳輸功能；

HC-05與STM32F767芯片相對應的引腳對應關系為：HC-05的VCC電源將連接STM32F767的3.3V電源；兩者的GND同時接地；HC-05的TXD引腳與STM32F767的PA3相連接；HC-05的RXD引腳與STM32F767的PA2相連接；HC-05的KEY引腳與STM32F767的PA1相連接；HC-05的LED引腳與STM32F767的PA4相連接。