[发明专利]振动能量换能装置及振动能量收集电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够对于日常生活中振动能量的进行收集和转化，回馈到系统电路中再次使用，或者直接对锂电池充电的振动能量换能装置及振动能量收集电路，属于电子领域/新能源领域。

背景技术

敏感丝一般为铁钴钒材料制成，属于半硬磁材料。敏感丝的直径一般只有0.25mm，而长度一般为10mm，从尺寸上来说是非常小的，比家用的绣花针还细还短。敏感丝被放置在交变磁场中时，会被反复磁化，敏感丝磁化过程是其内部磁畴受到外部磁力作用而发生翻转的过程。但是与普通铁磁材料相比，敏感丝的磁畴翻转是非常剧烈的，约在15~50us内完成。当在敏感丝的周围放置线圈并对线圈进行监控时，可以通过示波器清楚的看到尖锐的电压脉冲信号。磁畴翻转的速度与外界交变磁场的频率无关，也就是说外界磁场变化速度快或者慢，对敏感丝内部磁畴翻转的速度没有影响。影响磁畴翻转速度的唯一要素就是外界磁场强度。一旦强度到达阈值，磁畴翻转就会在瞬间完成。虽然敏感丝磁畴翻转的速度非常快，但是，实际其所需要的外界磁场要求很低，约4mT（40Gs高斯）。正是因为其自身体积和重量都很小，同时所需的外界磁场强度也很小，利用敏感丝相对于磁场的微小位移对于振动的监测和能量收集是非常适合的。

振动是人类生活环境中最常见的机械能量形式。行人走动、车辆行驶、体育锻炼等等，一旦物体之间发生了相对位移，就会产生振动。因此实现对这些振动能量的收集，在现实生活中有非常重要的意义。

在集成电路日益发达的今天，不论是单片机、采样电路还是存储器，在休眠时间的休眠功耗电流都低于20uA。对于手持式系统来说，整个系统的休眠功耗电流也不会超过150uA。因此在手持设备中装配具有振动能量收集功能的装置，可以明显的延长电池寿命。

发明内容

针对现有技术中敏感丝所具有的磁敏特性，本发明提供一种振动能量换能装置及振动能量收集电路。

本发明的技术方案是：

一种振动能量换能装置，包括装置外壳、设置于装置外壳两端的密封盖，设置于密封盖上的电极、设置于装置外壳内的敏感丝、采集线圈、振动弹簧和磁钢，所述振动弹簧的一端与电极相接触，另一端分别与采集线圈和敏感丝相连，所述磁钢同极相对分别固定设置于密封盖的内侧。

作为本发明的进一步改进，所述采集线圈为漆包线绕制而成。

作为本发明的进一步改进，所述采集线圈固定设置于装置外壳的中心位置。

作为本发明的进一步改进，所述采集线圈的两端设置有引线，引线焊接于采集线圈两端的振动弹簧上。

作为本发明的进一步改进，所述电极和密封盖为一体式结构，电极的内端通过弹簧自身的压力保证与振动弹簧相接触，另一端接触振动能量换能装置外部。

一种振动能量收集电路，所述振动能量收集电路为连接有阻性负载的全桥整流电路，所述全桥整流电路中连接电压的正极端和负极端分别与振动能量换能装置两端的电极相连，全桥整流电路中的交流输入端和直流输出端分别与阻性负载的两端连接。

本发明的有益效果是：

本发明通过对磁路的设计，将敏感丝安装在很小的空间内，在弹簧小幅度震动下，依然保证装置收集到能量，与目前涉及到的能量收集装置相比，本发明涉及的装置具有瞬间高能量的特点，在中低频的振动场合下，具有非常理想的转化效率。

由于本发明的尺寸和对工作磁场空间的要求很小，可以制成体积很小的装置。对于越来越多便携式设备和更低功耗的电子设备来说，能够在设备上设计安装有这样的装置，能够有效延长其续航时间。

附图说明

图1是本发明振动能量换能装置的拆分结构图；

图2是静止状态下本发明振动能量换能装置的结构示意图；

图3是振动状态下敏感丝运动到左侧的振动能量换能装置结构示意图；

图4是振动状态下敏感丝运动到右侧的振动能量换能装置结构示意图；

图5是振动能量换能装置产生的脉冲电压信号图；

图6是本发明振动能量收集电路的电路图；

图7是本实施例中电流转化电路的简图。

图中：1、装置外壳；2、敏感丝；3、振动弹簧；4、磁钢；5、采集线圈；6、密封盖；7、电极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明包括振动能量换能装置及振动能量收集电路。