小能源系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及能量采集領域，特別涉及一種小能源系統。
【背景技術】
[0002]有些系統更換電源困難或者在偏遠地區不容易到達，每更換一次電源都需要很大成本，例如嵌入到橋梁混凝土內部的無線傳感器節點、植入到野生動物體內的GPS全球定位系統;有的系統更換電源比較危險，人為更換電源可能發生意外，而當前依然沒有電池可以在足夠長的時間內驅動電子元件，為之提供電源。從周圍環境中汲取能量，作為能量源，并轉化為電能，驅動電子元件，有廣闊的前景。
[0003]動物行走，車輛運行，機械運轉，海水波濤起伏等等現象都存在振動，而傳感器等微小設備使用功率越來小，使得從環境汲取振動能量、存儲并轉化為電能，作為微小設備傳感器的能源成為可能。
[0004]公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本實用新型的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種小能源系統，通過采集環境中的振動產生的振動能，以機械能的方式存儲能量，而后以有序的振動輸出能量，并作用于電能轉化裝置上，獲得有序穩定的電能輸出，以利用環境中的振動能量。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供了一種小能源系統，包括:能量汲取裝置，其包括:質量球，該質量球通過平衡彈簧設于底盤上，所述質量球上設有固定繩，所述固定繩一端與所述底盤連接；以及驅動棘輪機構，其包括棘爪以及與其相配合的棘輪，所述棘爪可轉動的設于所述底盤上，所述固定繩另一端與所述棘爪連接，所述棘爪與振動彈簧連接，所述振動彈簧設于所述底盤上，通過所述固定繩的振動驅動所述棘爪運動，所述棘爪驅動所述棘輪轉動，所述振動彈簧的恢復運動使所述棘爪回位;儲能裝置，其與所述驅動棘輪機構連接，用于貯存振動產生振動能;控制裝置，其與所述儲能裝置連接，用于控制所述儲能裝置中能量的儲存、釋放以及釋放速度;變速裝置，其與所述控制裝置連接，用于將所述儲能裝置存儲的能量輸出；以及電能轉化裝置，其與所述變速裝置連接，用以將機械能轉化為電會K。
[0007]優選地，上述技術方案中，所述儲能裝置包括:發條輸入軸;發條輸入齒輪，其設于所述發條輸入軸上，并于所述驅動棘輪機構中的輸出齒輪相嚙合傳動;發條盒，其設于輸出軸上，所述發條盒內的發條與所述發條輸入軸連接；以及發條輸出齒輪，其與所述發條盒連接，通過所述發條盒驅動所述發條輸出齒輪轉動;其中，所述輸出齒輪驅動所述發條輸入齒輪轉動，進而驅動所述發條輸入軸轉動給所述發條盒中的發條儲能。
[0008]優選地，上述技術方案中，所述控制裝置包括:不完全齒輪，其設于所述發條輸入軸上;銷齒輪，其與所述不完全齒輪相嚙合，所述銷齒輪上設有凸出的銷;活塞機構，該活塞機構包括活塞桿，該活塞桿端部設于所述活塞桿呈垂直狀的伸出桿，所述銷與所述伸出桿一端相互配合以驅動所述活塞桿運動;控制棘輪機構，其包括控制棘輪以及與其相互配合的控制棘爪，所述控制棘輪與所述發條輸出齒輪和所述發條盒同軸連接，所述控制棘爪上端部設有卡槽，所述伸出桿的另一端與所述卡槽相互配合以控制所述控制棘輪的轉動；當所述控制棘輪與所述控制棘爪相互脫離時，所述發條輸出齒輪轉動;其中，所述銷轉到最高點前離開所述活塞桿的伸出桿，所述不完全齒輪與所述銷齒輪的齒數比等于所述發條輸入軸從發條在所述發條盒內自由狀態到上滿勁時所轉動的圈數，所述活塞桿回位時間等于發條在所述發條盒內自由狀態所用的時間。
[0009]優選地，上述技術方案中，所述控制棘爪的下端設有磁塊，所述磁塊設于兩個定位件之間，所述兩個定位桿上設有與所述磁塊相互配合的磁塊。
[0010]優選地，上述技術方案中，所述活塞機構包括:活塞缸;活塞桿，該活塞桿端部設有活塞，所述活塞設于所述活塞缸內，所述活塞與活塞缸壁形成的空間為復原腔，所述活塞上設有阻尼孔；回位彈簧，其設于所述活塞缸內，所述回位彈簧一端與所述活塞連接；以及浮動活塞，其設于所述活塞缸內，所述浮動活塞設于所述回位彈簧的另一端，所述活塞和所述浮動活塞以及所述活塞缸壁形成的空間為壓縮腔，所述壓縮腔內充填有液體，所述壓縮腔與所述復原腔相通，所述浮動活塞頂端與所述活塞缸壁形成的空間為浮動氣室。
[0011 ]優選地，上述技術方案中，所述發條輸出齒輪通過第一變速齒輪機構與擒縱機構連接，所述擒縱機構的輸入齒輪與所述第一變速齒輪機構中的輸出齒輪相互嗤合。
[0012]優選地，上述技術方案中，所述變速裝置包括:第二變速齒輪機構，其包括輸出齒輪和輸入齒輪，所述第二變速齒輪機構中的輸入齒輪與所述第一變速齒輪機構中的輸出齒輪相互嚙合;超越機構，其包括飛輪、飛輪輸入齒輪以及飛輪輸出齒輪，所述飛輪與飛輪輸入齒輪的配合為所述超越機構，所述飛輪輸入齒輪與所述第二變速齒輪機構中的輸出齒輪相互嚙合；以及曲柄搖桿機構，其包括曲柄變速齒輪以及與其相互嚙合的曲柄齒輪，所述曲柄變速齒輪與所述飛輪輸出齒輪相互嚙合，所述曲柄齒輪通過連桿與所述電能轉化裝置連接。
[0013]優選地，上述技術方案中，所述電能轉化裝置為壓電片。
[0014]優選地，上述技術方案中，所述驅動棘輪機構為雙動式棘輪機構。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0016](I)本實用新型的小能源系統，質量球可以靈敏的捕獲每個方向速度改變帶來的位置變化產生的機械能;不依靠電池以純機械辦法，存儲能量，與使用電池相比顯著延長了系統的使用壽命;汲取無序雜亂的振動能量，并可以以大于輸入端的功率輸出一定時間穩定的電能。
[0017](2)發條在儲能釋放的過程中，質量球可繼續汲取振動能給發條儲能，即儲能可與釋能同時進行。銷推動控制棘爪釋放發條盒儲能之后，控制裝置部分回到初位置重新開始，儲能可與釋能同時進行也不會造成控制失效。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據本實用新型的小能源系統的機構示意圖。
[0019]圖2是根據本實用新型的小能源系統中活塞機構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本實用新型的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0021]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0022]如圖1至圖2所示，根據本實用新型【具體實施方式】的一種小能源系統，包括:能量汲取裝置I，其包括:質量球11，該質量球11通過平衡彈簧12設于底盤13的箱體上，固定繩14穿過質量球11，即將質量球11是固定于固定繩14上，固定繩14一端固定在箱體上。環境振動帶動底盤13振動，從而改變質量球11與底盤13的位置關系，質量球11帶動固定繩14運動。平衡彈簧12預變形產生的彈力與質量球11重力平衡，使得系統在靜平衡時固定繩沒有彎曲。驅動棘輪機構，優選地，所述驅動棘輪機構為雙動式棘輪機構。雙動式棘輪機構包括棘爪16以及與其相配合的棘輪17，棘爪16通過轉軸可轉動的設于底盤上，固定繩14另一端與棘爪16連接，通過固定繩14的振動驅動棘爪16在轉軸上轉動，振動彈簧15與轉軸棘爪16連接，當質量球11改變位置時，固定繩14受到拉動，驅動棘爪16在轉軸上轉動。棘爪16的運動驅動棘輪17轉動。棘爪16的轉動帶動振動彈簧發生彈性形變，由于振動彈簧的恢復性，通過振動彈簧的恢復運動驅動棘爪16運動，使得棘爪回位。通過固定繩和振動彈簧的相互作用使棘爪驅動棘輪17轉動。棘輪17設于轉動軸18上，轉動軸18上設有輸出齒輪19。儲能裝置2與驅動棘輪機構中的輸出齒輪19連接，儲能裝置2用于貯存振動產生振動能。控制裝置3與儲能裝置2連接，用于控制儲能裝置中能量的釋放頻率。變速裝置4與控制裝置3連接，用于將儲能裝置2存儲的能量輸出。電能轉化裝置，優選地，電能轉化裝置為壓電片5。電壓片5與變速裝置4連接，用以將機械能轉化為電能。
[0023]作為實施例進一步的技術方案，儲能裝置2包括:發條輸入軸(圖未視)；發條輸入齒輪21設于發條輸入軸上，并與驅動棘輪機構中的輸出齒輪19相嚙合。發條盒22設于輸出軸上，發條盒內的發條與發條輸入軸連接。發條輸出齒輪23與發條盒22連接，通過發條盒22驅動發條輸出齒輪23轉動。其中，輸出齒輪19驅動發條輸入齒輪21轉動，進而驅動發條輸入軸轉動給發條盒22中的發條儲能。
[0024]作為實施例進一步的技術方案，控制裝置3包括:不完全齒輪31設于發條輸入軸上；銷齒輪32與不完全齒輪31相嚙合，銷齒輪上設有凸出的銷33。銷齒輪32繞一個方向轉動。活塞機構34包括活塞桿341，該活塞桿端部設于活塞桿呈垂直狀的伸出桿342，銷33與伸出桿342右端相互配合以驅動活塞桿341運動。控制棘輪機構包括控制棘輪35以及與其相互配合的控制棘爪36，棘輪35與發條輸出齒輪23和發條盒22同軸連接