[发明专利]一种基于振动能与太阳能的复合能源收集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于振动能与太阳能的复合能源收集装置，涉及一种混合能量收集器和一个高效的能量收集电路。 

背景技术

 能源紧缺是当今世界最突出的问题之一，开发新能源和高效利用有限资源成为当务之急。近年来，人们尝试将多种不同的环境能源转换为电能，如太阳能、热能、振动能、风能等，其中太阳能的开发已较为成熟，而缺陷是在阴天或夜晚时太阳能不再充足。 

在日常生活环境中，振动能也是较为丰富的一种能源形式，交通工具、工业设备、家庭设备、人体活动等都存在着未被完全开发利用的振动能量。基于上述背景，本发明复合收集两种能源，能大大提高装置的收集效率，扩大其利用范围。 

振动能的主要收集方式有三种：电磁式，静电式和压电式。电磁转换输出电流较大，适用于大系统、频率较高的场合；静电转换输出功率大但需要一个独立电源初始化过程，不能实现自供电；压电转换输出电压、能量密度高，机电转换效率高。比较发现，电磁式和压电式是比较合理的收集方式，本发明中就采用这两种方式来收集振动能。 

现有的能量收集电路，或简单低效，或高效却需外部供电，因此，能高效收集能量并完全脱离对外部电源的依赖是改善收集装置的关键。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现自供电的，同时收集振动能和太阳能的高效复合式能量收集装置。 

实现本发明目的的技术解决方案为：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，支架组由底板和多组第一L型支架构成；第一L型支架3底边固定于底板上，其侧边间隔平行绝缘设置多个矩形弹簧钢片，矩形弹簧钢片的一端固定连接在第一L型支架的侧边上；在所述矩形弹簧钢片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的底边平行、与矩形弹簧钢片的侧边垂直，竖直方向上的两片压电片的中心连线与矩形弹簧钢片的侧边平行、与矩形弹簧钢片的底边垂直；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型支架的距离为 ，其中L为矩形弹簧钢片的长度,为压电片的长度；各矩形弹簧钢片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的另一端绝缘连接第二L型支架的侧边；第二L型支架位于折角一端的底边通过弹簧与支架组的底板固定，位于折角另一端的底边下底面设置连接磁铁，所述磁铁正下方设置与底板固定的电磁线圈；电磁线圈并联连接后与能量收集电路连接，第二L型支架的顶部设置水平受力板；所述太阳能电池板与能量收集电路连接。

所述能量收集电路是将能量收集器收集到的电能和太阳能电池板收集到的电能集合后稳定输出、储存。 

所述能量收集电路包括整流滤波电路、升压电路、充电储能电路、PWM波发生电路及反馈控制电路。 

整流滤波电路将交流电形式的压电能和电磁能转换为直流电并合并，与太阳能分别暂时储存于电解电容中。 

升压电路把电压上升到可给锂电池充电或给负载供电的范围内。 

充电储能电路储存收集到的电能，并为电路中需供电的芯片供电。 

PWM波发生电路根据输出电压调整占空比产生的PWM波为升压电路中MOS管的提供控制信号。 

反馈控制电路根据输出电压反馈控制收集电路，输出控制信号控制部分电路的启停，使之只在有能量输入的时候工作。 

所述压电片为压电陶瓷PZT-5H或人工晶体PMN-PT。 

所述第一L型支架和第二L型支架的折角为90°，材质为不锈钢。 

所述矩形弹簧钢片的一端采用角铁固定连接在第一L型支架的侧边上；矩形弹簧钢片的另一端采用角铁固定连接在第二L型支架的侧边上。 

所述第一L型支架的个数优选至少三组。 

所述矩形弹簧钢片的个数优选至少2片。 

所述磁铁采用钕铁硼磁铁或其他永磁体材料。 

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明采用多模式能量收集方式，有效收集多种绿色能源，适用性强；振动能量的高效收集与利用，打破了其只用于微型装置的局限，实现了低碳绿色能源的使用。 

本发明可运用于振动频繁或光照充足的环境中，如停车场、公路收费站、马路的减速带中等。收集到的能量可为路灯、LED显示器、单片机等供电。 

附图说明