[发明专利]一种基于振动能与太阳能的复合能源收集装置

权利要求书

1.一种基于振动能与太阳能的复合能源收集装置，其特征在于所述复合能源收集装置包括振动能量收集器、太阳能电池板和能量收集电路；

所述振动能量收集器中，支架组(1)由底板(2)和多组第一L型支架(3)构成；第一L型支架(3)底边固定于底板(2)上，其侧边间隔平行绝缘设置多个矩形弹簧钢片(4)，矩形弹簧钢片(4)的一端固定连接在第一L型支架(3)的侧边上；在所述矩形弹簧钢片(4)的上下两面各对称设置四片矩形的压电片，压电片的侧边与矩形弹簧钢片(4)的侧边平行，水平方向上的两片压电片的中心连线与矩形弹簧钢片(4)的底边平行、与矩形弹簧钢片(4)的侧边垂直，竖直方向上的两片压电片的中心连线与矩形弹簧钢片(4)的侧边平行、与矩形弹簧钢片(4)的底边垂直；压电片之间的间距为0.5cm，以厘米单位计，水平方向上的两片压电片的中心点与第一L型支架(3)的距离为                                               ，其中L为矩形弹簧钢片(4)的长度,为压电片的长度；各矩形弹簧钢片(4)同一面上的压电片之间并联连接后再与同一组支架上的压电片串联连接，各组支架上的压电片并联连接后与能量收集电路连接；压电片矩形弹簧钢片(4)的另一端绝缘连接第二L型支架(5)的侧边；第二L型支架(5)位于折角一端的底边通过弹簧(6)与支架组(1)的底板(2)固定，位于折角另一端的底边下底面设置连接磁铁(7)，所述磁铁(7)正下方设置与底板(2)固定的电磁线圈(8)；电磁线圈(8)并联连接后与能量收集电路连接，第二L型支架(5)的顶部设置水平受力板(9)；所述太阳能电池板与能量收集电路连接。

2.    根据权利要求1所述的基于振动能与太阳能的复合能源收集装置，其特征在于所述的能量收集电路包括整流滤波电路（31）、升压电路（41）、充电储能电路（51）、PWM波发生电路（61）及反馈控制电路（71）；整流滤波电路（31）连接升压电路（41），升压电路（41）与充电储能电路（51）相连，PWM波发生电路（61）产生的PWM波接到升压电路（41）上，反馈控制电路（71）输入端接升压电路（41）输出端，反馈控制电路（71）的输出信号接到充电储能电路（51）和PWM波发生电路(61)； 

其中，所述整流滤波电路（31）由压电整流桥（11）、电磁整流桥（21）、第一二极管（D1）、第二二极管D4和第一电解电容（CP1）、第二电解电容(CP2)构成；压电整流桥(11)和电磁整流桥(21)分别将压电能和电磁能转换为直流电，并联后连接到第一电解电容（CP1）两端，存储电能；太阳能输入端串接第二二极管（D4）后并联到第二电解电容（CP2）两端，太阳能存储在第二电解电容（CP2）中；第一电解电容（CP1）与第二电解电容（CP2）并联在一起后用第一二极管（D1）隔开；当第二电解电容（CP2）两端电压高于第一电解电容（CP1）两端电压时，收集到的振动能暂时储存在第一电解电容（CP1）中，当第一电解电容（CP1）两端电压高于第二电解电容（CP2）两端电压时，储存在第一电解电容（CP1）中的能量传递到升压电路（41）；

所述的充电储能电路(51)包括前端电容（CP3）、第四二极管（D3）、第一电阻（R1）、锂电池、后端电容（CP4）和第二MOS管（VG2）；前端电容（CP3）用来滤波和暂时存储升压电路(41)传来的能量，并联在升压电路(41)输出端；锂电池与前端电容（CP3）并联，之间串接第四二极管（D3）和第一电阻（R1），第四二极管（D3）防止电能回流；后端电容（CP4）并联于锂电池两端，用来稳定锂电池的输出电压，后端电容（CP4）负极与地之间串接第二MOS管（VG2）；锂电池正极为Vcc，负极为Vg；当反馈控制电路(71)输出信号Ven为高电位时，第二MOS管（VG2）导通；

所述的PWM波发生电路(61)，包括三角波发生器和可关断比较器，三角波发生器输出端接在可关断比较器正输入端，作为载波，升压电路(41)输出电压Vout经第二电阻（R2）、第三电阻（R3）分压后接在可关断比较器负输入端，作为调制波，载波和调制波通过可关断比较器比较输出PWM波，PWM波控制第一MOS管（VG1）的导通关断；可关断比较器的使能端接反馈控制电路(71)的输出信号；三角波发生器的电源正极接Vcc，电源负极接地；可关断比较器的电源正极接Vcc，电源负极接Vg；可关断比较器的输出端接在第一MOS管（VG1）的栅极；

所述的反馈控制电路(71)，由迟滞比较器和第四电阻（R4）、第五电阻（R5）组成，Vcc经第四电阻（R4）、第五电阻（R5）分压得到参考电压输入到迟滞比较器负输入端，升压电路(41)输出电压Vout输入到迟滞比较器正输入端；迟滞比较器的电源正极接Vcc，电源负极接Vg；反馈控制电路(71)输出反馈控制信号Ven，反馈控制信号Ven接在第二MOS管（VG2）的栅极，同时并接可关断比较器的使能端；当升压电路(41)的输出电压Vout高于迟滞比较器的上门限时输出控制信号，当升压电路(41)的输出电压Vout低于下门限时，无控制信号输出，相应电路关断。