一种能量采集装置（１００），包括：中空棱镜本体（１２），所述中空棱镜本体由多个在其上涂有压电层的表面形成，多个伸长的悬臂（１４）互相间隔设置并且穿过中空棱镜本体（１２）的表面插入，该伸长的悬臂（１４）在其上涂有压电层，以及至少一个具有特定刚度的内部弹性装置（１６），该内部弹性装置（１６）为了稳定在其轴线上使得一端在确定了中空棱镜本体（１２）的重力和质量的中心之后与中空棱镜本体（１２）连接以及另一端连接到底座（１８），其中该装置（１００）可以检测环境中可利用的小量振动源并且对中空棱镜本体（１２）和悬臂（１４）产生巨大的振动，因而促使该装置（１００）产生电能。该装置（１００）可以从环境的低等级振动中采集能量。因此，可以应用于各种需要将机械力转化为电能的能量采集中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及能量采集器。尤其，本专利技术涉及一种装置，其可以从环境中可利用的非常小量的振动中对所附着的物体产生巨大的振动。
技术介绍
为了描述环境状况，在露天种植中使用小功率设备(例如传感器、路由器、网关等等)，利用远离供电电网的无线传感器网络(WSN)。正常情况下，这些小设备由电池供电。但是，由于电池的容量和寿命有限，所以需要经常地更换电池或者对电池充电。由于在WSN中设备的数量是成千上万的，所以更换电池是完全不切实际的。因此，为了 WSN的实际使用， 有必要制造整个WSN元件，其可以从它的环境源中采集能量。采集能量的一个来源是来自机械感应振动，其将机械能转化为电能。这种振动能量被从例如压电的、静电的或者电磁的不同元件的运动中捕获到。通常，一种可以从机械运动中采集能量的装置与振动体或机器(例如发动机，行驶中的汽车、旋转机械等等)连接。 但是，振动能量采集的瓶颈之一是振动源的可利用性，特别是在远距离种植中。因此，需要一种从环境的低振动源中产生巨大的振动的新颖设计的装置。随着远程和无线传感器网络的快速发展，电池成为设备寿命的限制因素。除此之外，为了自备传感器和处理电路，需要可更新的板上电源，以变成真正独立。在系统中对电池充电的一种方式是通过能量的采集，并且能量采集的一种通用方法是来自振动，通过使用压电、静电或电磁材料将环境中的振动能量转化为电能的程序。传统上，为了引发机械振动，可以从振动中采集能量的装置与高度振动源连接。但是，在远距离种植中，高振动体的可利用性是完全不确定的，大多数时间是不可能的。因此， 需要一种装置，它可以放大来自环境中的可利用的非常小的振动。除此之外，如果该装置可以产生任何辅助振动，则该系统将会容易从非常小量的外部振动中到达它的共振频率。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种能量采集装置，包括中空棱镜本体，其由多个其上涂有压电层的表面形成；多个伸长的悬臂，其互相间隔设置并且穿过中空棱镜本体的表面插入，该伸长的悬臂在其上涂有压电层；以及至少一个具有特定刚度的内部弹性装置， 该内部弹性装置为了稳定在其轴线上使得一端在确定了中空棱镜本体的重力和质量的中心之后与中空棱镜本体连接以及另一端连接到底座，其中该装置可以检测环境中可利用的小量振动源并且对中空棱镜本体和悬臂产生巨大的振动，因而促使该装置产生电能。本专利技术的一个目的是提供一种保护罩以覆盖中空棱镜本体、悬臂和内部弹性装置。本专利技术的另一个目的是提供外部弹性装置和立方体块，所述外部弹性装置和立方体块平行设置并且附着在内部弹性装置和底座之间。本专利技术的另一个目的是提供悬臂，所述悬臂包括位于悬臂的压电层顶侧的多个电子收集器以收集从振动的悬臂中释放的电子并且通过电压调节电路将所收集的电子转化为电能。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的能量采集装置的立体图，该能量采集装置具有倒置中空三角棱镜形状并且具有连接在其上的悬臂结构；图2是根据本专利技术一个实施例的图1的具有倒置中空三角棱镜形状的能量采集装置设置在内部弹性装置的顶部的立体图；图3是根据本专利技术一个实施例的图2的具有倒置中空三角棱镜形状的能量采集装置附有立方体块和外部弹性装置的立体图；图4是根据本专利技术一个实施例的由塑料罩覆盖的图3的能量采集装置的立体图； 以及图5是具有不同刚度的额外内部弹性装置的能量采集装置的立体图。 具体实施例方式本专利技术设计一种能量采集装置100，其可以从环境中可利用的非常小量的振动源 (例如从雨滴、风流、生物或者昆虫的运动中，甚至从非常小量的地球振动中)对其本体上所附着的元件产生主要和辅助振动。能量采集装置100包括一个中空棱镜本体12，中空棱镜本体由多个表面形成并且在这些表面上涂有压电层。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的一种能量采集装置100，包括中空棱镜本体12，中空棱镜本体具有倒置中空三角棱镜形状并且具有固定在其上的悬臂14结构。但是，中空棱镜本体12不仅限于三角形，它可以是正方形、矩形以及任意其他可使用的形状。中空棱镜本体12的表面可以部分或全部涂有压电层。多个伸长的悬臂14穿过中空棱镜本体12的倾斜表面互相间隔设置，伸长的悬臂 14在其上涂有压电层。优选地，每个伸长的悬臂14还包括位于其侧面的检验块20。如果悬臂14的尺寸长(长度比宽度高4倍)，则它不需要额外的检验块20来达到共振频率。伸长的悬臂14由包括但不限于金属和硅的材料制成。图2示出了能量采集装置100，其包括至少一个具有特定刚度的内部弹性装置16， 该内部弹性装置16为了稳定在其轴线上使得一端在确定了中空棱镜本体12的重力和质量的中心之后与中空棱镜本体12连接以及另一端连接到底座18。穿过倾斜定位的中空棱镜本体12的表面插入伸长的悬臂14。正常情况下，根据本专利技术的一个实施例，中空棱镜本体 12的重力和质量的中心是倒置中空三角棱镜的最低点。从分析中可以发现，如果考虑该结构的质量和引力中心来设置弹簧，则能够产生更好的振动。内部弹性装置16的加入进一步提高了振动等级以便产生更高的输出功率。位于内部弹性装置16顶部的中空棱镜本体12 的适当尺寸和重量结构在它的轴线上是结构稳定的。中空棱镜本体12可以检测环境中可利用的小量振动源并且对中空棱镜本体12和悬臂14产生巨大的振动，因而促使该装置100 产生电能。图3示出了平行设置并且附着在内部弹性装置16和底座18之间外部弹性装置24 和立方块26。安装外部弹性装置24的原因是为了在该结构设置在土壤中并且由于任何其他原因外部弹性装置24不能振动的情况下提供一种额外的弹性装置。在这种情况下，由于4内部弹性装置16被覆盖在保护罩22内部，内部弹性装置16仍然能够振动并且不会与任何事物接触。优选地，外部和内部弹性装置16是弹簧。能量采集装置100可以从环境中可利用的非常小量的振动中对所附着的物体产生巨大的振动。因此，小量的感应振动可以持续很长一段时间。图4示出了保护罩22，保护罩覆盖中空棱镜本体12、悬臂14和内部弹性装置16。 由于保护罩22在其工作过程中被设置在开放的环境中，因此它的主要功能是保护中空棱镜本体12、悬臂14和内部弹性装置16免于损害。能量采集装置100还包括充电电路30、 存储装置32 (例如蓄电池或超级电容)，电压调节电路34以及与底座18平行设置以起到某些将机械能(振动)转化为电能的作用的其他电子元件。机械能转化为电能是通过压电或静电或电磁效应获得的。在通过压电材料发电的过程中具有三个步骤1)捕获机械能。2)使用压电换能器(或者静电，电磁)将机械能转化成电能。3)存储所产生的电能能量采集装置100能从自然可利用的非常小量的环境振动中对所附着的悬臂14 产生机械振动。图5是图4的能量采集装置100的立体图，其具有额外的不同刚度的内部弹性装置16。在确定了该结构的质量中心和重力中心之后连接内部弹性装置16。每个内部弹性装置16具有不同的刚度以便检测环境中不同类型的可利用振动源。通过增加额外的具有不同刚度的内部弹性装置16(或弹簧)，采集器可以给所附着的悬臂14提供辅助振动。通过正常振动和辅助振动的结合，悬臂14阵列可以达到与非常小量的环境振动的共振频率。 除此之外，不同刚度的内部弹性装置16还可以对所附着的物体产生不稳定的环境，这使得悬臂14本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种能量采集装置（１００），包括：中空棱镜本体（１２），所述中空棱镜本体由多个在其上涂有压电层的表面形成；多个伸长的悬臂（１４），所述多个伸长的悬臂互相间隔设置并且穿过中空棱镜本体（１２）的表面插入，该伸长的悬臂（１４）在其上涂有压电层利用的小量振动源并且对中空棱镜体体（１２）和悬臂（１４）产生巨大的振动，因而促使该装置（１００）产生电能。；以及至少一个具有特定刚度的内部弹性装置（１６），该内部弹性装置（１６）为了稳定在其轴线上使得一端在确定了中空棱镜本体（１２）的重力和质量的中心之后与中空棱镜本体（１２）连接以及另一端连接到底座（１８），其中该装置（１００）可以检测环境中可
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥斯曼·马苏里，
申请(专利权)人：马来西亚微电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：MY
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