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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:基于人体踩踏动力的压电发电装置
学校名称:苏州科技大学
参赛队伍:苏科智造二队
参赛学生:荣佳诚 黄钰文 钱正龙  
指导老师:殷振  

详细说明

  随着社会对能源的需求升级,传统的不可再生能源面临枯竭的困境。同时,由于不加限制使用化石燃料,环境不断恶化。因此,社会生产活动需要我们进一步开发和利用新型、绿色能源。基于人体踩踏动力的压电发电装置,包括机械结构的设计,压电电源的设计以及整流储存电路的设计。这是一种利用压电材料的压电效应,收集踩踏产生的机械能,然后转化为电能并且通过整流电路最终储存起来以及使用的装置,在能量产生过程,无任何有害气体排放,对环境无破坏。本作品在设计过程中考虑了提高发电效率和便于安装更换等目标。装置采用了等形变块来提高发电效能,采用了模块化设计,便于安装和维修更换。

本作品作为一个稳定高效、绿色环保的独立化发电系统,完全可以去解决人流量较大的地方的无线网络设备、传感器设备等的持续供电。同时,该系统能量输出装置收集到的能量可以直接供楼道内电器如楼道内电灯、指示灯等使用,可以就地消耗,避免了电能的输送消耗,无需在安装设备时,接入专用电源线,大幅度降低工程布线、用线,从而将产生的电能就地消耗,不用通过长距离传输到达用电器,这样就避免了传输过程中的损耗。同样,楼梯压电装置收集的电能可以为楼道内电器、应急电源供电充电,最大限度的利用收集到的能源。在考虑充分利用能量的同时,我们也考虑到人们再踩楼梯时的舒适感,楼梯压电发电系统采用精心设计的等形变悬臂杠杆式压电发电组件,这种组件在减少压板下降的高度差以保证踩踏者的舒适性的同时,又有效的保证了压电陶瓷片的弯曲高度,使电能输出最大化,人们在踩楼梯时而不会感到其它不适。

本作品的设计方案如下:

1.对模块化绿色地埋式压电发电装置进行设计,其结构包括箱体、传动装置和等应力压电发电模块。

2.对等应力压电发电模块的结构设计,包括基板、限位螺栓、压电发电单元和上压板。

  3.对电子部分的设计,包括整流模块、储能模块、充电芯片、LED控制电路。压电振子仅能起到能量转化的作用,但压电片产生的是瞬时、突变的交流电,不能直接被电器利用,需要经由整流电路,将交变电流转变为直流,最终储存在镍氢电池内。


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