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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 綠色發(fā)電地毯
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 該作品主要運(yùn)用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)將人走動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通過轉(zhuǎn)化裝置、收集裝置將電能進(jìn)行收集，并應(yīng)用與日常家用小電器或者公共場(chǎng)合的應(yīng)急電源。
- 詳細(xì)介紹：
- 壓電陶瓷最大的特點(diǎn)就是具有壓電效應(yīng)，壓電效應(yīng)分為兩種：一是正壓電效應(yīng)，二是逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是指當(dāng)外界給予陶瓷片一定作用力時(shí)陶瓷片會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，此時(shí)在作用面兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，形成電流。地毯式發(fā)電裝置正是依據(jù)此原理制作。壓電陶瓷發(fā)電的方式有多種，地毯式發(fā)電裝置利用的是強(qiáng)制振動(dòng)式發(fā)電，通過人在地毯上的走動(dòng)對(duì)陶瓷片施加振幅迫使陶瓷片產(chǎn)生彎曲變形獲得能量，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生電壓電流，電壓電流的大小與人的作用力大小成正比關(guān)系。壓電陶瓷產(chǎn)生的是高電壓低電流，不便于電能的收集，為使發(fā)電裝置在較小的激勵(lì)強(qiáng)度下具有較強(qiáng)的電流輸出，對(duì)于地毯式發(fā)電裝置內(nèi)部的陶瓷片采用并聯(lián)的連接方式，除此之外每片陶瓷片的下端墊一同等大小的薄金屬片以增加導(dǎo)電性。由于陶瓷片產(chǎn)生的電流較小，不能直接為一些電器設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)電能，必須對(duì)其進(jìn)行電量的收集。收集電量的裝置主要有電容和蓄電池兩種，由于電容不能長(zhǎng)期儲(chǔ)能，故在實(shí)際的應(yīng)用中采用蓄電池進(jìn)行蓄電。由于陶瓷片可以產(chǎn)生較高電壓，為防止高電壓對(duì)外部設(shè)備造成不良影響，同時(shí)能保證電能能夠高效穩(wěn)定的輸出，需對(duì)輸出端進(jìn)行電路匹配。壓電陶瓷振動(dòng)發(fā)電不同于一般電源，壓電材料容性阻抗較大，在優(yōu)化電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合適的電阻、電容負(fù)載，通過橋式整流電路以及穩(wěn)壓電路將電壓控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。 該作品采用鍵盤式嵌入結(jié)構(gòu)，其下層是嵌入壓電發(fā)電片的橡膠層，下層橡膠在起到固定它們的同時(shí)，還可以起到絕緣的作用。下層橡膠帶有導(dǎo)線槽，將連接壓電發(fā)電片的導(dǎo)線嵌入其中，使導(dǎo)線排列整齊保證結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。中間為帶有緩沖橡膠墊的軟皮層，軟皮層不但可以起到緩沖絕緣的作用，還可以防止過大壓力給壓電發(fā)電片帶來?yè)p傷。并且軟皮層內(nèi)為圓柱形橡膠芯，通過它將力作用在壓電發(fā)電片上使壓電發(fā)電片產(chǎn)生壓電效應(yīng)。最上層為毛皮和橡膠層的結(jié)合層，外層為毛皮層并且可以添加個(gè)性化的圖案等設(shè)計(jì)，內(nèi)層為薄橡膠層。得益于本作品的嵌入式結(jié)構(gòu)，在檢查與更換時(shí)非常的簡(jiǎn)單方便。 “綠色發(fā)電地毯”裝置能夠發(fā)電的前提是其中的壓電陶瓷片產(chǎn)生“形變”。所以在應(yīng)用方面，一可以將其放在人員流動(dòng)較大的場(chǎng)合，如大型商場(chǎng)、賓館的門口，地鐵站通道等，將產(chǎn)生的電能進(jìn)行收集、儲(chǔ)能，作為低功率用電設(shè)備的電源。二可以作為一些指示燈的電源，當(dāng)人走過時(shí)其產(chǎn)生電能使指示燈發(fā)光，可以引導(dǎo)人們正確前行，如安全出口指示燈、地鐵出入口引導(dǎo)牌、旅游景點(diǎn)指示標(biāo)等等。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)發(fā)電方式對(duì)環(huán)境的污染日益加重，有些資源是不可再生，低碳環(huán)保的發(fā)電方式是時(shí)代的要求。利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)將被忽略的人行走的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能就是“綠色發(fā)電地毯”的基本想法。將其放置在人流量較大的場(chǎng)合，經(jīng)發(fā)電和蓄能，即可用于應(yīng)急瞬間照明，也可作為穩(wěn)定的移動(dòng)電源，加入控制電路還可為無線傳感器或遙控器供電。該裝置的技術(shù)關(guān)鍵是如何解決壓電效應(yīng)的高電壓、低電流及電能的收集問題。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 綠色發(fā)電地毯的結(jié)構(gòu)由嵌入式模塊組成，內(nèi)部陶瓷片采用并聯(lián)方式連接，可以增大電能的輸出。外接整流穩(wěn)壓電路，對(duì)其產(chǎn)生的交流電進(jìn)行整流穩(wěn)壓以滿足實(shí)際的需求。用蓄電池或電容對(duì)電能進(jìn)行收集后加以利用。 與現(xiàn)有發(fā)電產(chǎn)品相比，綠色發(fā)電地毯將人走動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行收集利用，對(duì)環(huán)境沒有任何的危害。并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在第六屆“挑戰(zhàn)杯” 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、第十屆“挑戰(zhàn)杯” 遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中參加了評(píng)比。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- "綠色發(fā)電地毯"可鋪設(shè)在人流量大的場(chǎng)所，白天收集“地毯”產(chǎn)生的電能進(jìn)行蓄電，晚間照明或作為一移動(dòng)電源，用于所需之處；也可作為應(yīng)急瞬間照明。采用壓電陶瓷并聯(lián)結(jié)構(gòu)，以增大電流；對(duì)產(chǎn)生的交流電進(jìn)行整流穩(wěn)壓，便于收集蓄能。該裝置為模塊化結(jié)構(gòu)便于維修，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用范圍廣。作為一種新型低碳環(huán)保產(chǎn)品，可以說市場(chǎng)前景廣闊。一經(jīng)面向市場(chǎng)必將受到消費(fèi)者的青睞。
同類課題研究水平概述
- 本產(chǎn)品應(yīng)用的是壓電陶瓷材料的正壓電效應(yīng)，正壓電效應(yīng)是指當(dāng)外界給予陶瓷片一定作用力時(shí)陶瓷片會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，此時(shí)在作用面兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，形成電流。壓電陶瓷發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)在于其發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無污染、能量密度大、具有較強(qiáng)的免維護(hù)性等特點(diǎn)，并且壓電陶瓷本身加工制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。因此，壓電成為了一種新興的供電方式。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)壓電材料的應(yīng)用主要是利用其制作蜂鳴器、傳感器。在發(fā)電方面主要是利用其制作發(fā)電裝置，比如壓電發(fā)電機(jī)，而直接利用其發(fā)電的還比較少。對(duì)于壓電陶瓷內(nèi)部隱含的這部分能量如何有效的利用也成了一個(gè)新的研究課題，發(fā)電地毯正是對(duì)于這部分能量進(jìn)行收集與利用，更大的拓寬了壓電陶瓷的應(yīng)用面。并且相對(duì)于傳統(tǒng)的煤炭、石油發(fā)電，本裝置具有節(jié)能,環(huán)保,無污染等特點(diǎn)，迎合了現(xiàn)在綠色發(fā)展的時(shí)代主題。
