CN201065814Y

CN201065814Y - 将生物能转变为交流电的健身器

Info

Publication number: CN201065814Y
Application number: CNU2007200713447U
Authority: CN
Inventors: 洪伟弼; 李彦平; 郑成东
Original assignee: New Focus Lighting and Power Technology Shanghai Co Ltd
Current assignee: New Focus Lighting and Power Technology Shanghai Co Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2017-06-20

Abstract

本实用新型涉及一种将生物能转变为交流电的健身器，包括：本体、本体中机械能转换为电能的机构；还包括一个直流发电机、充电电路、一个本体控制面板、储能装置及直流转变为交流的电源转换器；本体中机械能转换为电能的机构与直流发电机输入端相连；直流发电机输出端与充电电路输入端相连，充电电路的第一输出端与本体控制面板双向连接，充电电路的第二输出端与储能装置相连；储能装置与电源转换器相连；电源转换器的第一输出端与与本体控制面板双向连接，电源转换器的第二输出端可与外相连；以最高的效率将电能存储于储能装置中，经过体积小、重量轻、转换效率高的高频电源转换器将储能装置中的能量转换成交流电，供各种家用电器使用。

Description

将生物能转变为交流电的健身器

技术领域

本实用新型涉及一种健身器，尤其涉及该健身器中将生物能转变为交流电的电路结构。

背景技术

众所周知，目前的健身器材只是纯粹的消耗的健身者的热量，并未有效的将这些能量进行利用。即使有些健身器已具备了能量存储及逆变输出的功能，但是在能量存储及逆变输出的效率上都较低，在倡导绿色环保能源的今天，希望将一切有可能利用的能源进行充分利用。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供了一种将生物能转变为交流电的健身器，旨在解决上述的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：本体、本体中机械能转换为电能的机构；还包括一个直流发电机、充电电路、一个本体控制面板、储能装置及直流转变为交流的电源转换器；所述的本体中机械能转换为电能的机构与直流发电机输入端相连；直流发电机输出端与充电电路输入端相连，充电电路的第一输出端与本体控制面板双向连接，充电电路的第二输出端与储能装置相连；储能装置与电源转换器相连；电源转换器的第一输出端与与本体控制面板双向连接，电源转换器的第二输出端可与外相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：以最高的效率将电能存储于储能装置中，经过体积小、重量轻、转换效率高的高频电源转换器将储能装置中的能量转换成交流电，供各种家用电器使用。

附图说明

图1是采用本实用新型的健身器外观图；

图2是本实用新型的模块图；

图3是图2中的充电电路具体线路图；

图4是图2中的电源转换器模块图；

图5是图4中的电源转换器具体线路图；

图6是图4中的电源转换器前级控制模块图；

图7是图4中的电源转换器后级控制模块图；

图8本实用新型中充电曲线图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

由图2可见：本实用新型包括：本体(图中未示)、本体中机械能转换为电能的机构(图中未示)；还包括一个直流发电机、充电电路、一个本体控制面板、储能装置及直流转变为交流的电源转换器；所述的本体中机械能转换为电能的机构与直流发电机输入端相连；直流发电机输出端与充电电路输入端相连，充电电路的第一输出端与本体控制面板双向连接，充电电路的第二输出端与储能装置相连；储能装置与电源转换器相连；电源转换器的第一输出端与与本体控制面板双向连接，电源转换器的第二输出端可与外相连；

所述的充电电路由一个升降压电路、一个电流反馈电路、一个电压反馈电路组成。

在本实用新型的电源转换器是采用申请人的实用新型ZL01238534.4、名为“可将直流电转变为交流电的电源转换器”、并与储能装置、直流发电机及健身器组合，升降压的充电电路，将健身者消耗的能量进行有效的采集利用，转换成交流电，可供家用电器使用，使健身者在健身的同时，又节约了能源。且由储能装置与电源转换器所组成的组合可以拆卸，其中高频的电源转换器，不仅体积小、重量轻、转换效率高，方便使用。

在本实用新型中，健身器控制面板不仅可以显示健身者的运动状态，还可将其转换的电能状况告之健身者，使其对自己在健身时所创造的绿色能源能量进行计量。

本实用新型中，由于健身者运动状态的不稳定，导致直流发电机的输出电压的不稳定，为了获得高效的充电电能，其中所述的充电电路采用了升降压电路，这样可以有效的利用发电机输出的电能，当输出电压低时，充电电路自动升压至电瓶充电电压，保证电能的保存，当输出电压高时，充电电路自动进行降压处理，不会导致电压过高给储能装置带来损坏，并采用了符合储能装置的三段式充电的方式。因此充电电路包括：一升降压电路、一电流反馈电路、一电压反馈电路组成。其中升降压电路由一升降压集成电路控制，包括电感、场效应管等***元器件；电流反馈电路则是通过取样线将电流信号转换成电压信号，送到升降压集成电路的电流控制端，来实现恒流的目的；电压反馈电路是利用比较器，当检测到电流信号大于一定值时，则认为处于恒流或恒压状态，将电压反馈值减小送入升降压集成电路的电压控制端来提升输出电压，当检测到电流信号小于一定值时，则认为处于浮充状态，将电压反馈值加大送入升降压集成电路的电压控制端来降低输出电压，进入浮充状态。

在本实用新型中，电源转换器包括：一输入滤波器电路、一由前级振荡电路和前级控制单元以及变压器初级构成的DC/DC变换电路、一由变压器次级、后级振荡电路和后极控制单元构成的DC/AC变换电路；其中前级控制单元由一集成模块构成，该集成模块包括一过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分、关断恢复部分、温度比较部分、频率调制部分、波宽调制部分以及驱动电路A和驱动电路B；电流信号输入到过流比较部分，电源的电压信号分别送入到过压保护部分和欠压比较部分；欠压比较部分与关断恢复电路双向连接；从过流比较部分、欠压比较部分、过压保护部分以及频率调制部分分别输出一信号到波宽调制部分；波宽调制部分分别输出一信号到驱动电路A、B，分别驱动前级振荡电路。其中后级控制单元由一集成模块构成；该集成模块包括一稳压反馈部分、波宽调制部分、振荡器部分、短路控制部分以及驱动电路A、驱动电路B；振荡器部分产生一工作频率到波宽调制部分，同时，电流输入信号经短路控制部分输出到波宽调制部分，交流电也输出一交流信号经稳压反馈部分到波宽调制部分；波宽调制部分输出两路信号分别到驱动电路A和驱动电路B；驱动电路A和驱动电路B的输出分别驱动后级振荡电路，并输出交流电源。其中，前级振荡电路由两个场效应管组成的推挽电路及一变压器初级构成。其中，后级振荡电路由四个场效应管组成的全桥式变换电路组成。

由图1可见，图中：1为健身器控制面板，2为健身器机身，3为直流发电机，4为充电电路，5为储能装置，6为电源转换器。5与6组成一个可以拆卸的组合，可以从健身器上取下，转移到任何需要交流电的地方。

由图3可见：其工作电源来自发电机产生的电能，经过a升降压电路后将电能存储于储能装置中。充放电电路包括：a升降压电路，b电流反馈电路，c电压反馈电路。其中升降压电路中由MOSFET、两个电感、和一个整流二极管及升降压控制集成电路组成，当输入电压变化时可以保证输出电压的稳定。其中电流反馈电路是由R4取样得到，将电流信号转换成电压信号送入升降压控制集成电路的1脚，进行限流控制。其中电压反馈电路是根据R5所取得的电流大小进行处理，电路中先将从R5取得的电压信号通过运算放大器进行放大，然后将放大信号送入比较器与参考电压进行比较，如果电流信号大于参考电压，表示处于恒流或恒压状态，则将输出电压用R3同R2和R1并联进行分压送入升降压集成电路的3脚，提升电路的输出电压，使整个电路工作在恒流或恒压状态，如果电流信号小于参考电压，表示储能装置即将充满可以进入浮充阶段，输出电压用R3同R1的分压送入升降压集成电路的3脚，降低电路的输出电压，使储能装置处于缓充阶段。具体充电曲线见图8。

由图4、图5可见：电源滤波电路由E1构成，其作用是对来自储能装置的直流电源或尖峰干扰脉冲进行平滑滤波，为DC/DC转换提供质量较好的直流电。既可防止输入电源窜入噪声，又可抑制开关电源产生的噪声反馈到输入电源。

前级振荡是DC/DC的变换过程，其由两个MOSFET场效应管Q1、Q2和变压器T1的初级线圈T11构成推挽式他励变换器。MOSFET场效应管Q1和Q2受来自前级控制模块Dr1送来的驱动信号控制而交替通断工作。其中任一晶体管导通时都给变压器次级侧线圈提供负载功率，当两个晶体管都截止时，由电容器C2起到短时续流作用，同时，C2主要起到对电路中噪声电压的吸收作用。当从前级控制模块3脚车出高电平信号，而4脚车出低电平时Q1进入导通而Q2截止，电流由储能装置正极经变压器中心抽头、变压器初级线圈上部及场效应管Q1组成电流回路自上而下往上流动，这样变压器次级线圈也产生一个自下而上的电流。但随后从前级控制模块3和4脚输出脉冲出现翻转，即3脚输出低电平，而4脚变为高电平。此时Q1进入截止而Q2导通，电流将从储能装置正极流出经变压器中心抽头，经主线圈下部及Q2组成电流回路自上而下流动。同样在变压器次级输出端也产生了一自上而下流动的电流。这样在变压器输出端电流方向就发生了一次变化，随着Q1、Q2的交替通断，于是变压器主线圈中的电流就交替地发生变化，在变压器输出端的电流也随之交替地变化，于是就完成了从直流到交流一个周期的变化。储存在变压器初级线圈中的能量经变压器次级线圈的藕合，把已经转变为交流电流的能量继续向后传递。通过次级线圈T13再经D2-D5整流以及C10滤波后得到的高压直流电提供给后级逆变振荡电路。

由图6可见：前级控制单元Dr1是一个集成电路模块，从电源输入端取得的电压信号从前级控制模块第15脚端口进入前级控制模块，再分为两路，一路经取样后送入过压保护部分进行比较，若电源电压幅值超过电压限值S，则电压保护部分给出一高电平信号到波宽调制部分里，迫使波宽调节器关断；另一路被送入欠压比较部分，当电压低于设定值S1时，欠压比较部分给出一高电平信号到报警器，发出低压报警信号，如果输入电压继续下降到低于设定值S2时，欠压报警单元还会给出一高电平信号至波宽调制部分，使其关断。

当电路因输入电压过低而关断时，欠压比较部分同时给出一电平信号，使恢复起动单元电路工作，而恢复电路工作后，将使得欠压比较部分的取样基准发生变化，即输入电压必须高于某一设定值S3时，由于内部关断的电路才能自行恢复启动，从而进入正常工作。一般设定S3值大于S1值，这样做的目的是为了避免电路和在关断电压点处频繁通断，起保护电路各元器件作用。

当电路工作温度过高时，位于主电路中的热敏电阻将起作用，其阻值随温度升高而变大，反应为电源电压取样值变小。选择适当的热敏电阻，就可将温度信号转化为电压信号。然后从前级控制模块的第2端口送入前级控制模块的欠压比较部分。根据前面所述的道理就可实现过温保护控制。

后级DC/AC逆变部分是由4个开关晶体管M1、M2、M3、M4组成的全桥式变换电路。从前级输入的直流电通过M1、M3和M2、M4交替通断工作而完成直流到交流的变化。

由图7可见：通过其第1、2、3、4端口发出控制脉冲控制场效应管M1、M2、M3、M4的导通与关断。只是在该单元里从全桥振荡电路中取出AC输出电压作为反馈电压，从后级控制模块第9、10端口输入后级控制模块，通过该反馈来实现输出电压稳定的控制。

由于输出脉冲的宽度决定了场效应管的导通时间，进而影响了输出电压的大小，也即在输出脉冲宽度和输出电压幅值间建立了一定的关系。故通过对波宽调制部分输出脉冲宽度的调节，可以实现对输出电压幅值的控制。从波宽调制部分出来的两路控制信号控制驱动电路A和驱动电路B交替工作。当驱动电路A工作时场效应管M1和M3导通工作，这样在AC输出端就产生了一正方向的电压。驱动电路B工作时场效应管M2和M4导通工作，以AC输出端就产生了一负方向的电压。于是直流电就变化成交流电。同时输出电压经AC线送至稳压反馈部分，在该单元里与设定的标准输出电压相比较，给出一负反馈信号至波宽调制部分，波宽调制部分根据反馈信号自动调节输出脉冲的宽度，从而实现输出电压的稳定。

本实用新型输出交流电压可以调整到国际上现有的额定交流电压，特别是230V，115V和100V是有利的。这样可以在使用不同的供电额定电压的国家进行运行使用。可将交流电的额定频率调整到50Hz或60Hz，允许按其它国家的供电网络的现状，特别是额定频率进行调整。

Claims

1.一种将生物能转变为交流电的健身器，包括：本体、本体中机械能转换为电能的机构；其特征在于：还包括一个直流发电机、充电电路、一个本体控制面板、储能装置及直流转变为交流的电源转换器；所述的本体中机械能转换为电能的机构与直流发电机输入端相连；直流发电机输出端与充电电路输入端相连，充电电路的第一输出端与本体控制面板双向连接，充电电路的第二输出端与储能装置相连；储能装置与电源转换器相连；电源转换器的第一输出端与与本体控制面板双向连接，电源转换器的第二输出端可与外相连。

2.根据权利要求1所述的将生物能转变为交流电的健身器，其特征在于：所述的交流的电源转换器为高频电源转换器。

3.根据权利要求1所述的将生物能转变为交流电的健身器，其特征在于：所述的储能装置为不同类别电池的不同组合。

4.根据权利要求1所述的将生物能转变为交流电的健身器，其特征在于：所述的充电电路由一个升降压电路、一个电流反馈电路、一个电压反馈电路组成。