CN107800328B - 一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 - Google Patents
一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107800328B CN107800328B CN201710540805.9A CN201710540805A CN107800328B CN 107800328 B CN107800328 B CN 107800328B CN 201710540805 A CN201710540805 A CN 201710540805A CN 107800328 B CN107800328 B CN 107800328B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy harvesting
- piezoelectric energy
- harvesting device
- multiplied
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/186—Vibration harvesters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/22—Methods relating to manufacturing, e.g. assembling, calibration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Road Signs Or Road Markings (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。本发明还提供一种利用上述路用压电俘能器件进行试验的试验方法。本发明基于压电材料的力电响应特性和车辆在通过减速带时的作用机理，设计了一款可以利用车辆动能发电的俘能器件，并设计了相应的实验方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于减速带位置的路用压电俘能器件的制备方法和实验方法。
背景技术
车辆的行驶速度一般较快，在人车混合区域非常容易造成各种交通事故，所以为了安全起见，往往会在人流密集的地方，如小区、学校、单位等场所设置减速带，以降低过往车辆的速度，保证行人安全；同时，还会在路边设置电子显示屏，进一步提醒车辆减速慢行。尽管显示屏的能耗并不高，但是由于基数大，全天候工作，所以长期下来也会造成巨大的能耗；另一方面，车辆在通过减速带的时候，会发生震动、跳跃现象，消耗大量的动能，同时这些能量又无法收集利用，只能耗散在环境中。
压电材料是一种可以利用其自身的力电响应特性，将废弃的能量转换为电能，供给周边的用电设备。这种能源绿色环保，可重复再说，而且不受环境等各种条件的制约，有巨大的应用前景。如果将这些材料制成合适的俘能器件，用在相应的场所，就能做到能源自给自足，也不在需要投入资金建设各类输电供电设备。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，利用压电材料的独特性质，将其应用在减速带位置，利用车轮荷载作用发电，为道旁的显示屏供能，取代过去的外部供能方式，减少能源消耗。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线。
进一步地，压电俘能芯片所采用的材料和型号为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，金属片为7075航空铝片。。
进一步地，该路用压电俘能器件的制作方法是：
（1）备好压电俘能芯片，
（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的金属片、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条，
（3）将一片绝缘胶片粘贴在金属片上，再将绝缘胶片的另外一面粘贴在压电俘能芯片的一侧表面上，
（4）压电俘能芯片的另一侧粘贴另外一块绝缘胶片，并在该绝缘胶片的外侧面两端分别粘贴两条橡胶条，
（5）将另一片金属片粘贴在橡胶条的外侧，
（6）在两块金属片的四角分别开设位置对应的连接孔，采用螺丝将两片金属片固定连接，并使与橡胶条粘贴的金属片发生预拱。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种利用上述路用压电俘能器件进行试验的试验方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）制备试验用车辙板，在车辙板上预留能够放入压电俘能器件的开槽，
（2）在开槽内放入压电俘能器件，在车辙板与压电俘能器件之间的缝隙内填入细沙，并用胶带固定压电俘能器件，
（3）将车辙板放入车辙试验仪，使车轮的加载方向沿压电俘能器件的长度方向，即垂直于橡胶条的方向。
本发明的有益效果是：本发明基于压电材料的力电响应特性和车辆在通过减速带时的作用机理，设计了一款可以利用车辆动能发电的俘能器件，并设计了相应的实验方法。本发明特别针对道路上的减速带的特性设计了适合的压电俘能器件，基于车辆经过减速带时会产生颠簸等较大位移，而不用考虑车辆行驶的舒适性的特性，通过设计器件整体结构，增大压电材料的变形量，提升输出功率，以此来为路旁的显示屏供能，节约能源。
附图说明
图1是本发明的路用压电俘能器件的正视图。
图2是本发明的路用压电俘能器件的平面图。
图3是单相不控桥式整流电路原理图。
图4是单相不控桥式整流电路实物图。
图5是路用压电俘能器件的埋设示意图。
具体实施方式
实施例1，参照附图1-2。
一种用于减速带位置的路用压电俘能器件7，包括压电俘能芯片1，压电俘能芯片1的两侧表面分别设有绝缘胶片2，绝缘胶片2的外侧设置金属片4，位于上表面的金属片4与绝缘胶片2之间还设有橡胶条3，橡胶条3分别位于绝缘胶片2的两侧，上下两层金属片4之间通过螺丝5固定连接，压电俘能芯片1从绝缘胶片2之间引出导线6，用于输出电能。
压电俘能芯片所采用的材料和型号为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，一个路用压电俘能器件7所用到的材料包括一片压电俘能芯片、两条10mm×50mm×2mm的橡胶条3，两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片2以及两块50mm×70mm×0.5mm的金属片4，金属片4采用7075航空铝片。
实施例2，参照附图1-2。
路用压电俘能器件7的制备方法。
（1）备好矩形PZT压电双晶片1，
（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的航空铝片4、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片2和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条3，
（3）将一片绝缘胶片2粘贴在航空铝片4上，再将绝缘胶片2的另外一面粘贴在PZT压电双晶片1的一侧表面上，
（4）PZT压电双晶片1的另一侧粘贴另外一块绝缘胶片2，并在该绝缘胶片2的外侧面两端分别粘贴两条橡胶条3，
（5）将另一片航空铝片4粘贴在橡胶条3的外侧，
（6）在两块航空铝片4的四角分别开设位置对应的连接孔，采用螺丝5将两片航空铝片4固定连接，并使双晶片1发生预拱。
实施例3，参照附图3-5。
按照规范要求制作车辙板9，在车辙板9碾压成型时，预先埋置一个尺寸与俘能结构7相仿的模具，待第一次成型碾压后，取出模具，从而在车辙板9中央开设一个尺寸为50mm×70mm×10mm的槽，使得器件7可以放入槽中，并不被卡住；之后放入压电俘能器件7，在器件7与车辙板9之间的缝隙中填入细沙8，并用胶带固定器件7和细沙8。将车辙板9放入车辙试验仪，使试轮的加载方向10沿着器件7的长度方向，并在其通过器件7时刚好位于器件7正上方。
实验开始前，事先在双晶片1上接好导线6，由压电俘能器件7产生的电能需要经过整流电路才能够使用，整流电路如图3-4所示，通过输入端11连入装有整流电路的小盒子上，整流电路可以调节压电片产生的电能，当产生的电能较少时，可以存储在电容13里，直到积蓄到一定的量才释放。最后将电路接入LED灯14，图中标号12是整流二极管。
Claims (3)
1.一种用于减速带位置的路用压电俘能器件的试验方法，其特征在于，该试验方法利用一种用于减速带位置的路用压电俘能器件，所述路用压电俘能器件包括压电俘能芯片，压电俘能芯片的两侧表面分别设有绝缘胶片，绝缘胶片的外侧设置金属片，位于上表面的金属片与绝缘胶片之间还设有橡胶条，橡胶条分别位于绝缘胶片的两侧，上下两层金属片之间通过固定装置连接，压电俘能芯片从绝缘胶片之间引出导线；试验方法包括以下步骤：
（1）制备试验用车辙板，在车辙板上预留能够放入压电俘能器件的开槽，
（2）在开槽内放入压电俘能器件，在车辙板与压电俘能器件之间的缝隙内填入细沙，并用胶带固定压电俘能器件，
（3）将车辙板放入车辙试验仪，使车轮的加载方向沿压电俘能器件的长度方向，即垂直于橡胶条的方向。
2.根据权利要求1所述的一种用于减速带位置的路用压电俘能器件的试验方法，其特征是，压电俘能芯片为50mm×50mm×0.6mm的矩形PZT压电双晶片，金属片为7075航空铝片。
3.根据权利要求1所述的一种用于减速带位置的路用压电俘能器件的试验方法，其特征是，所述路用压电俘能器件的制作方法是：
（1）备好压电俘能芯片，
（2）选用两片50mm×70mm×0.5mm的金属片、两片50mm×60mm×2mm的绝缘胶片和两条10mm×50mm×2mm的橡胶条，
（3）将一片绝缘胶片粘贴在金属片上，再将绝缘胶片的另外一面粘贴在压电俘能芯片的一侧表面上，
（4）压电俘能芯片的另一侧粘贴另外一块绝缘胶片，并在该绝缘胶片的外侧面两端分别粘贴两条橡胶条，
（5）将另一片金属片粘贴在橡胶条的外侧，
（6）在两块金属片的四角分别开设位置对应的连接孔，采用螺丝将两片金属片固定连接，并使与橡胶条粘贴的金属片发生预拱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710540805.9A CN107800328B (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710540805.9A CN107800328B (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107800328A CN107800328A (zh) | 2018-03-13 |
| CN107800328B true CN107800328B (zh) | 2020-12-08 |
Family
ID=61531083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710540805.9A Active CN107800328B (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107800328B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203948237U (zh) * | 2014-06-18 | 2014-11-19 | 扬州大学 | 一种用于减速带的压电发电装置 |
| CN104883092A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-02 | 清华大学 | 一种路用水泥基材料压力发电封装结构 |
| CN105207523A (zh) * | 2015-10-09 | 2015-12-30 | 长安大学 | 一种发电路面压电***及布设方法 |
| CN106638350A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-10 | 佛山科学技术学院 | 一种压电式道路减速带装置 |
-
2017
- 2017-07-05 CN CN201710540805.9A patent/CN107800328B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203948237U (zh) * | 2014-06-18 | 2014-11-19 | 扬州大学 | 一种用于减速带的压电发电装置 |
| CN104883092A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-02 | 清华大学 | 一种路用水泥基材料压力发电封装结构 |
| CN105207523A (zh) * | 2015-10-09 | 2015-12-30 | 长安大学 | 一种发电路面压电***及布设方法 |
| CN106638350A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-10 | 佛山科学技术学院 | 一种压电式道路减速带装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107800328A (zh) | 2018-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1145559C (zh) | 卡片的载体部件、制作卡片的载体部件的方法及其装置 | |
| CN206077259U (zh) | 一种压电减速带能量收集*** | |
| CN203431696U (zh) | 自供电照明*** | |
| TW200729251A (en) | Thin-film device and method of manufacturing same | |
| CN108396673A (zh) | 一种市政工程的智能减速带装置 | |
| CN107800328B (zh) | 一种用于减速带位置的路用压电俘能器件及其试验方法 | |
| CN112865589A (zh) | 一种基于杠杆原理及摩擦纳米发电的道路俘能装置 | |
| CN110165934B (zh) | 一种收集路人踩踏能量的多层压电发电装置及其使用方法 | |
| TW200620494A (en) | Die bonding device | |
| CN203593724U (zh) | 泡沫胶带 | |
| CN206926499U (zh) | 一种防撞公交车内摆门 | |
| CN101975148A (zh) | 一种利用微小落差的路面发电装置 | |
| CN213303290U (zh) | 一种高铁电子地标 | |
| CN204155466U (zh) | 一种夜间临时停车位辅助装置 | |
| CN103740288A (zh) | 泡沫胶带及其生产工艺 | |
| CN106910418A (zh) | 一种辅助交通用路面提示牌 | |
| CN201117196Y (zh) | 防破坏电线杆警示带 | |
| CN204576982U (zh) | 一种多功能盲文便签 | |
| CN206086405U (zh) | 一种高效自主发电电动汽车 | |
| CN103471021A (zh) | 压电照明板 | |
| CN206562734U (zh) | 一种磁铁性墙贴 | |
| CN2837375Y (zh) | 一种新型道路交通标线带 | |
| CN201655157U (zh) | 容易撕掉的交强险标志 | |
| CN2560147Y (zh) | 重力式交通灯供电装置 | |
| CN215164996U (zh) | 一种具有广告功能的道闸 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |