本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)，尤其涉及一種自適應(yīng)微型振動(dòng)電源。

背景技術(shù)：

目前常用的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)模塊一般采用電池，或者太陽(yáng)能電池供電。由電池供電物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)模塊一般都采用長(zhǎng)時(shí)間的休眠來(lái)省電和延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，這使得此類監(jiān)測(cè)只適合小數(shù)據(jù)的傳輸，即：短時(shí)間傳輸，占空比低，而不能滿足大數(shù)據(jù)的傳輸，即：工作時(shí)間長(zhǎng)，占空比高的需求。而且電池的屬性容易受到外界溫度等因素的影響。太陽(yáng)能電池受到環(huán)境因素的影響更為明顯，日照時(shí)間，強(qiáng)弱等都影響系統(tǒng)的工作性能。所以采用振動(dòng)發(fā)電的方法被視為一個(gè)最佳的可持續(xù)能源再生方法，而且非常適合用于機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。為了優(yōu)化振動(dòng)發(fā)電的效率，發(fā)電器的自然共振頻率必須在安裝使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整，而這個(gè)調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中物聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)模塊供電系統(tǒng)受外界環(huán)境影響大，維護(hù)費(fèi)用高，調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，制造成本高的問(wèn)題，而設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)微型振動(dòng)電源。

本發(fā)明具體采用了以下技術(shù)方案：一種自適應(yīng)微型振動(dòng)電源，其特征在于：包括振動(dòng)模塊以及與所述振動(dòng)模塊電性連接的儲(chǔ)能模塊；所述振動(dòng)模塊用于在受到外部激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)將由于機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能后傳輸給所述儲(chǔ)能模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。

本發(fā)明對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行了具體限定，其具體限定為：所述振動(dòng)結(jié)構(gòu)固定在被檢測(cè)機(jī)器的外殼上。

本發(fā)明對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行了具體限定，其具體限定為：所述壓電元件采用pvdf或pzt，所述壓電元件固定安裝在在振動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)變最大的部位。

本發(fā)明對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行了具體限定，其具體限定為：所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括前置的升壓轉(zhuǎn)換模塊，和后置的穩(wěn)壓模塊。

本發(fā)明對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行了具體限定，其具體限定為：所述的儲(chǔ)能元件為鋰離子電池或超級(jí)電容。

本發(fā)明對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行了具體限定，其具體限定為：所述的多質(zhì)量振動(dòng)結(jié)構(gòu)中梁的尺寸以及質(zhì)量的大小根據(jù)預(yù)定的頻率需要設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：本發(fā)明中的發(fā)電器具有良好的自適應(yīng)能力，對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)頻率的具有良好的魯棒性，避免了現(xiàn)場(chǎng)頻率調(diào)整的需要，現(xiàn)場(chǎng)安裝容易，維護(hù)簡(jiǎn)單?？山o機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)模塊提供持久穩(wěn)定可靠而不受環(huán)境影響的供電。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明自適應(yīng)微型振動(dòng)電源的總體功能示意圖；

圖2是本發(fā)明自適應(yīng)微型振動(dòng)電源的自適應(yīng)原理示意圖；

圖3是本發(fā)明自適應(yīng)微型振動(dòng)電源器的振動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明電路傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式予以說(shuō)明。

本發(fā)明的自適應(yīng)微型振動(dòng)電源包括三個(gè)部分：振動(dòng)結(jié)構(gòu)和壓電元件，電壓轉(zhuǎn)換，和電能儲(chǔ)存。振動(dòng)結(jié)構(gòu)為多質(zhì)量結(jié)構(gòu)和多固有振動(dòng)頻率。一般情況下，被測(cè)機(jī)器的主要特征振動(dòng)頻率包含在自適應(yīng)微型電源振動(dòng)結(jié)構(gòu)的固有一階和二階的振動(dòng)頻率之間。由于其固有的兩種振動(dòng)頻率相差不多，介于兩種振動(dòng)頻率之間的的任何頻率的振動(dòng)幅度均低于其固有共振時(shí)的振幅。電壓轉(zhuǎn)換模塊包括前置的升壓轉(zhuǎn)換模塊，和后置的穩(wěn)壓模塊。電能儲(chǔ)存包括鋰離子電池，超級(jí)電容等。

本發(fā)明的發(fā)明原理為：設(shè)計(jì)時(shí)振動(dòng)結(jié)構(gòu)的一階固有振動(dòng)頻率fn1和外界振動(dòng)激勵(lì)的頻率ff一致，例如，和被監(jiān)測(cè)機(jī)器的主振動(dòng)頻率一致。當(dāng)自適應(yīng)微型電源被固定振動(dòng)源上，振動(dòng)結(jié)構(gòu)將以被監(jiān)測(cè)機(jī)器，即振動(dòng)源，的振動(dòng)頻率而振動(dòng)。由于加工，材料屬性，環(huán)境等多個(gè)因素的影響，振動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際固有振動(dòng)頻率fn1和設(shè)計(jì)頻率ff有差異。另外，機(jī)器振動(dòng)頻率自身也和隨著環(huán)境和及其自身的情況發(fā)生漂移，即實(shí)際的ff也可能變化。這些細(xì)微的變化會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)電源的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的振幅急劇減小，使得振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能的數(shù)量大大降低。因此傳統(tǒng)的振動(dòng)電源在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，必須要對(duì)振動(dòng)電源振動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以保證它的實(shí)際固有頻率fn1和強(qiáng)迫振動(dòng)頻率ff非?？拷１景l(fā)明中的振動(dòng)電源的振動(dòng)結(jié)構(gòu)具有多質(zhì)量和多固有振動(dòng)頻率，而且其一階二階固有頻率相差一定距離，但可以將被監(jiān)測(cè)機(jī)器的振動(dòng)頻率包括其中。因此，即便振動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際固有頻率，或者被檢測(cè)機(jī)器的振動(dòng)頻率出現(xiàn)細(xì)微偏差，振動(dòng)電源的振動(dòng)結(jié)構(gòu)依然能夠產(chǎn)生比較理想的振動(dòng)，并轉(zhuǎn)換為電能。這種設(shè)計(jì)對(duì)頻率的準(zhǔn)確性要求不高，具有良好的魯棒性和自適應(yīng)能力。因此在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程無(wú)需對(duì)振動(dòng)電源的振動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的多質(zhì)量振動(dòng)結(jié)構(gòu)包括有兩個(gè)或者多個(gè)集中質(zhì)量的并聯(lián)合串聯(lián)振動(dòng)結(jié)構(gòu)，或者是一個(gè)包含多質(zhì)量的混聯(lián)振動(dòng)結(jié)構(gòu)。振動(dòng)結(jié)構(gòu)中梁的尺寸（長(zhǎng)短寬窄高低）以及集中質(zhì)量的大小都可以根據(jù)預(yù)定的頻率需要設(shè)計(jì)。

本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)微型振動(dòng)電源，振動(dòng)模塊以及與所述振動(dòng)模塊電性連接的儲(chǔ)能模塊，所述振動(dòng)模塊用于在受到外部激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)將由于機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能后傳輸給所述儲(chǔ)能模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。本發(fā)明中的發(fā)電器具有良好的自適應(yīng)能力，對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)頻率的具有良好的魯棒性，避免了現(xiàn)場(chǎng)頻率調(diào)整的需要，現(xiàn)場(chǎng)安裝容易，維護(hù)簡(jiǎn)單?？山o機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)模塊提供持久穩(wěn)定可靠而不受環(huán)境影響的供電。

技術(shù)研發(fā)人員：謝孔英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州驊奔物聯(lián)網(wǎng)有限公司;謝孔英;賴擁軍
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.14
技術(shù)公布日：2017.10.27