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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:节能环保吊环
学校名称:中国石油大学(北京)
参赛队伍:追梦
参赛学生:朱学东 刘煜 郭黎坤  
指导老师:王懿 吴怀宇  

详细说明

该装置在人们搭车时拉吊环保持平衡的过程中收集动态能量,利用PVDF材料作为吊环内部电容材料,设计吊环内部合理机械结构,压力可以传递,同时具有一定的稳固性,使得当人向下拉吊环时,可使得吊环内部储存有电能,此电能可为车厢内部照明供暖等之用。通过节能减排起到环保的效用。

20世纪60 年代末,中国科学院上海硅酸盐所和上海精密医疗器材场合作研究压电手提式X光机电源,成功获得Umax=60kv,Imax=3mA的直流电压。这表明利用压电式材料的正压电效应制作电源是可行的,这种电源特别适用于各种移动设备。

2002年,南京航空航天大学孙亚飞,陈仁文等人通过在压电驱动器收缩时储存于其电场和应变场中的能量,借助瞬时电容所构成的系统实现电荷的回收与利用。

2006年,Micro Strain 公司则利用一个基于电容器电荷存储的电源管理方案,在压电材料上获取张力。无线电路在电荷积累到能够驱动它的水平以前保持断开状态。电源管理电路探测压电条上的电压,并断开晶体管是电容器积累电荷。当检测到电容器上的电压达到9.5V的阈值时,无线传感器节点被接通并发送数据。            

吊环长15cm,宽1.5cm,高10cm。表面为pom工程塑料,底边和两侧安装可pom  材料,塑料底部有压电元件。将压电材料黏贴在吊环底部和两侧,内部接两极压电的压电陶瓷元件,元件是10*1*0.1cm的矩形压电片,压电片有两个电极,分别由压电陶瓷和金属构成。

吊环拉手作为地铁车辆的重要组成部分, 通常安装于地铁的横扶手上。 在车辆行驶过程中,以手拉握、抓握为方式,为身体提供支撑,保持身体平衡,提供安全保障,目前国内外都还没有将吊环采用PVDF来发电的先例。当公交车、地铁运行时,人会手握吊环,随着运动,手会对下压板施加一定的力,手带动下压板向下运动,挤压底部压电陶瓷,使压电陶瓷产生形变。同时通过钢丝绳的链接,使得侧压板的弧度变大,挤压两侧压电片进行发电。除此之外,塑料会产生振动,振动效应也会带动压电片振动,产生不稳定电流,电流经过能量收集装置,经过整流滤波电路和放大电路,产生稳定3―5V电压,从而电能被利用。



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