[实用新型]一种体验式教学用水平碰撞振动能量采集装置

说明书

本实用新型涉及一种体验式教学用水平碰撞振动能量采集装置，包括U型底座、压电悬臂梁、U型导轨、滑块、弹簧、撞击钢球，压电悬臂梁的一端固定在U型底座上，在压电悬臂梁的自由端胶粘质量块，所述的U型底座和U型导轨相对固定设置；本实用新型提出的基于碰撞机理的体验式教学用振动能量采集装置可以为低功耗的交互设备提供能量，而且安全高效，没有环境污染，可以促进体验式教学设备的推广使用，在教学设备领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型属于体验式教学设备和可再生能源领域，特别涉及到一种基于碰撞机理的教学用振动能量采集装置，提高压电悬臂梁式能量采集装置的输出电功率和能量转化率。

背景技术

随着信息科技的不断发展以及国家对教育投资的不断增加，学校办学条件发生了翻天覆地的变化，先进的教育理念在科技的带动下发展势头也非常迅猛；传统的课堂教学，虽然教师能够比较充分地发挥主导作用，师生能够及时互动，但是，由于教学技术手段单一、教学资源严重受限、教学内容无法再现和重复利用等缺陷，而今受到了多媒体课堂教学的严峻挑战；在新时代下，新的教育思想和观念的冲击下，传统的教学模式、教学设备逐渐发生了新变化，新型的互动式教学模式、教学设备已开始崭露头角，占据了教育装备的一席之地；各种硬件设施的出现，使得课堂教学丰富多彩，教育质量也随之提升；学生上课的热情更高，参与度更高，提升了学生自主学习的能力。

新式教学设备的出现不仅带来了教育上的革新，同时也带来了新的问题；现有的教学设备的供电方式分为以下两种，电池供电和电源供电，对于电池供电来说，电池的容量有限，寿命短，电量耗尽的时间未知，并且对于那些长久不用的设备，里边的电池还会腐蚀设备，对于废弃电池的处理也很麻烦；而对于电源供电来说，常常需要在教室里通过外接插板方式对设备进行供电，这种暴露在外的线缆插座不仅有很大的安全隐患，而且影响教室的美观，因此对于体验式教学设备供电问题的研究有很大的价值。

振动能在环境中广泛存在，利用压电材料将环境中的振动能转化为电能为微机电设备和无线传感节点供电在国内外得到了广泛的研究，其中，悬臂梁式结构的压电能量采集器较为常见，但是，传统的悬臂梁加固定质量块结构的能量采集器输出电功率较低，转化的振动能有限，为了提高压电悬臂梁结构的能量采集器的电压输出，有很多专家学者提出基于碰撞振动的能量采集装置。

实用新型内容

为了进一步提升压电能量采集器的电功率输出和工作带宽，本实用新型提出体验式教学用水平碰撞振动能量采集装置。

为了解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案:

体验式教学用水平碰撞振动能量采集装置由外部框架、U型底座、压电悬臂梁、垫板、螺栓、质量块、U型导轨、弹簧、滑块、摆杆和撞击钢球组成。