CN111328006B - 一种振动取电的无线声音采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振动取电的无线声音采集设备，包括振动发电机构、声音采集机构、无线传输机构、蓄电机构，所述振动发电机构包括机械能电能转化件、振动件，所述机械能电能转化件包括固定端、振动端，机械能电能转化件的振动端与振动件传动相连，振动件在外界振动下可与机械能电能转化件的固定端进行相对的往复式运动，蓄电机构分别与机械能电能转化件、声音采集机构、无线传输机构电性相连。本发明无线声音采集设备通过设置振动发电机构，利用振动产电，实现对无线声音采集设备的供电作用，从而利用机械能电能转化件的振动产生电能，为相应的无线声音采集设备进行供电，避免了无线声音采集设备对外界电源的需求，方便无线声音采集设备的安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机构，特别是涉及一种振动取电的无线声音采集设备。
背景技术
电站电力设备在长期运行过程中，受外界环境因素及自身老化的影响，不可避免地会出现各种故障。设备如出现机械故障时, 其振动特性或部分频段内的振动能量将发生改变, 这常伴随异常的声音。因此, 在电力设备的不同位置所测取的声音信号包含着丰富的信息。因此需要在变电站等重要设备上设置声音采集设备，利用对声波变化的采集达到监测效果。但声音采集设备需要外接电源，导致其应用安装繁琐，使用受限。
发明内容
本发明提供了一种振动取电的无线声音采集设备，以至少解决现有技术中无线声音采集设备需要外接电源的问题。
本发明提供了一种振动取电的无线声音采集设备，包括振动发电机构、声音采集机构、无线传输机构、蓄电机构，所述振动发电机构包括机械能电能转化件、振动件，所述机械能电能转化件包括固定端、振动端，所述机械能电能转化件的振动端与振动件传动相连，所述振动件在外界振动下可与机械能电能转化件的固定端进行相对的往复式运动，所述蓄电机构分别与机械能电能转化件、声音采集机构、无线传输机构电性相连。
进一步地，所述声音采集机构包括拾音器、AD转换单元，所述拾音器与AD转换单元电性相连，所述AD转换单元分别与无线传输机构、蓄电机构电性相连。
更进一步地，所述蓄电机构包括倍压整流单元、电源管理单元、电池，所述电源管理单元分别与倍压整流单元、电池、AD转换单元、无线传输机构电性相连。
更进一步地，所述蓄电机构还包括储能单元，所述倍压整流单元通过储能单元与电源管理单元电性相连。
进一步地，所述机械能电能转化件为压电陶瓷，所述机械能电能转化件的固定端、振动端分别位于压电陶瓷相对的两端，所述压电陶瓷上设有正极端、负极端，所述压电陶瓷的正极端、负极端分别与蓄电机构电性相连。
更进一步地，所述振动发电机构还包括弹性装置，所述弹性装置包括弹性件，所述弹性件一端固定，另一端与振动件相连，所述弹性件带动振动件往复运动。
更进一步地，所述弹性装置包括第一弹性件、第二弹性件，所述第一弹性件、第二弹性件均为弹性件结构，所述第一弹性件、第二弹性件对称安装在振动件的两边。
更进一步地，所述振动发电机构包括固定框，所述机械能电能转化件的固定端安装在固定框上，所述弹性件一端与固定框固定相连。
进一步地，所述振动发电机构还包括减速装置，所述减速装置包括齿轮，所述减速装置与振动件传动相连，所述振动件带动齿轮往复运动，所述齿轮与机械能电能转化件的振动端啮合。
更进一步地，所述机械能电能转化件具有固有谐振频率，所述齿轮的往复运动频率为振动频率的50%-200%。
本发明与现有技术相比，通过设置振动发电机构，利用振动产电，实现对无线声音采集设备的供电作用，从而利用机械能电能转化件的振动产生电能，为相应的无线声音采集设备进行供电，避免了无线声音采集设备对外界电源的需求，方便无线声音采集设备的安装。同时，本发明的振动发电机构通过采用振动件和机械能电能转化件，利用使机械设备在工作时产生的振动可以带动振动件与机械能电能转化件进行相对运动，从而利用机械能电能转化件的振动产生电能。
附图说明
图1为本发明实施例结构框图；
图2为本发明实施例振动发电机构结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供了一种振动取电的无线声音采集设备，如图1-2所示，包括振动发电机构、声音采集机构、无线传输机构、蓄电机构，所述振动发电机构包括机械能电能转化件2、振动件3，所述机械能电能转化件2包括固定端21、振动端，所述机械能电能转化件2的振动端21与振动件3传动相连，所述振动件3在外界振动下可与机械能电能转化件2的固定端21进行相对的往复式运动，所述蓄电机构分别与机械能电能转化件、声音采集机构、无线传输机构电性相连。
可选的，如图1所示，所述声音采集机构包括拾音器、AD转换单元，所述拾音器与AD转换单元电性相连，所述AD转换单元分别与无线传输机构、蓄电机构电性相连。
其中，无线传输机构为蓝牙MCU单元，可采用nrf52832芯片。AD转换单元为WM8287芯片。
特别的，如图1所示，所述蓄电机构包括倍压整流单元、电源管理单元、电池，所述电源管理单元分别与倍压整流单元、电池、AD转换单元、无线传输机构电性相连。
特别的，如图1所示，所述蓄电机构还包括储能单元，所述倍压整流单元通过储能单元与电源管理单元电性相连。
其中，振动发电机构通过振动产电，通过倍压整流单元提高输出电压，并由储能单元进行储能；储能单元通过电源管理单元向电池供电。在工作时，通过电池通过电源管理单元向声音采集机构、无线传输机构进行供电；拾音器采集声音信息，并通过AD转换单元发送给无线传输机构，实现数据无线传输。
可选的，如图2所示，所述机械能电能转化件2为压电陶瓷。
特别的，如图2所示，所述压电陶瓷为圆形。
特别的，如图2所示，所述机械能电能转化件2的固定端21、振动端分别位于压电陶瓷相对的两端，所述压电陶瓷上设有正极端、负极端，所述压电陶瓷的正极端、负极端分别与蓄电机构电性相连。
其中，如图2所示，压电陶瓷为圆形片状，并与振动件3的振动方向垂直。
可选的，如图2所示，所述振动发电机构还包括弹性装置4，所述弹性装置4包括弹性件，所述弹性件一端固定，另一端与振动件3相连，所述弹性件带动振动件3往复运动。
特别的，如图2所示，所述弹性装置4包括第一弹性件、第二弹性件，所述第一弹性件、第二弹性件均为弹性件结构，所述第一弹性件、第二弹性件对称安装在振动件3的两边。
特别的，如图2所示，所述振动发电机构包括固定框1，所述机械能电能转化件2的固定端21安装在固定框1上，所述弹性件一端与固定框1固定相连。
其中，如图2所示，第一弹性件、第二弹性件为弹簧，振动件3为带齿铁块，固定框1可安装在需要监测的设备上，在设备振动时，会带动固定框1进行振动，而振动件3会由于惯性与固定框1之间发生相对运动，并在第一弹性件、第二弹性件的作用下进行往复运动，从而带动机械能电能转化件2进行振动。
可选的，如图2所示，所述振动发电机构还包括减速装置5，所述减速装置5包括齿轮51，所述减速装置5与振动件3传动相连，所述振动件3带动齿轮51往复运动，所述齿轮51与机械能电能转化件2的振动端啮合。
特别的，如图2所示，所述机械能电能转化件2不少于两个。
其中，如图2所示，减速装置5为变速齿轮5，振动件3、机械能电能转化件2分别与变速齿轮5不同齿比的齿部相啮合，由振动件3的往复式运动带动变速齿轮5内轴齿轮52结构转动，由变速齿轮外轴齿轮51结构进行往复式运动来拨动机械能电能转化件2进行振动，利用机械能电能转化件2产电，实现发电供电作用。
本发明实施例通过设置振动发电机构，利用振动产电，实现对无线声音采集设备的供电作用，从而利用机械能电能转化件的振动产生电能，为相应的无线声音采集设备进行供电，避免了无线声音采集设备对外界电源的需求，方便无线声音采集设备的安装。同时，本发明实施例的振动发电机构通过采用振动件和机械能电能转化件，利用使机械设备在工作时产生的振动可以带动振动件与机械能电能转化件进行相对运动，从而利用机械能电能转化件的振动产生电能。此外，本发明实施例通过采用多个机械能电能转化件，提高产电量。
特别的，如图2所示，所述机械能电能转化件2具有固有谐振频率，所述齿轮51的往复运动频率为振动频率的50%-200%。
本发明实施例的压电陶瓷片作为一种机械能和电能转换的器件，具有固定的谐振频率，在其振动频率越接近谐振频率时，机械能转化电能的效率越高，因此可以根据监测设备的振动频率，采用合适的减速装置，利用减速装置的齿轮按照与压电陶瓷片谐振频率相近的频率进行往复式运动，从而带动压电陶瓷片以接近其谐振频率进行振动，提高机械能和电能转换效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种振动取电的无线声音采集设备，其特征在于，所述无线声音采集设备包括振动发电机构、声音采集机构、无线传输机构、蓄电机构，所述振动发电机构包括机械能电能转化件、振动件，所述机械能电能转化件包括固定端、振动端，所述机械能电能转化件的振动端与振动件传动相连，所述振动件在外界振动下可与机械能电能转化件的固定端进行相对的往复式运动，所述蓄电机构分别与机械能电能转化件、声音采集机构、无线传输机构电性相连；
所述声音采集机构包括拾音器、AD转换单元，所述拾音器与AD转换单元电性相连，所述AD转换单元分别与无线传输机构、蓄电机构电性相连；
所述机械能电能转化件为压电陶瓷，所述机械能电能转化件的固定端、振动端分别位于压电陶瓷相对的两端，所述压电陶瓷上设有正极端、负极端，所述压电陶瓷的正极端、负极端分别与蓄电机构电性相连；
所述振动发电机构还包括弹性装置，所述弹性装置包括弹性件，所述弹性件一端固定，另一端与振动件相连，所述弹性件带动振动件往复运动。
2.根据权利要求1所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述蓄电机构包括倍压整流单元、电源管理单元、电池，所述电源管理单元分别与倍压整流单元、电池、AD转换单元、无线传输机构电性相连。
3.根据权利要求2所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述蓄电机构还包括储能单元，所述倍压整流单元通过储能单元与电源管理单元电性相连。
4.根据权利要求1所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述弹性装置包括第一弹性件、第二弹性件，所述第一弹性件、第二弹性件均为弹性件结构，所述第一弹性件、第二弹性件对称安装在振动件的两边。
5.根据权利要求1所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述振动发电机构包括固定框，所述机械能电能转化件的固定端安装在固定框上，所述弹性件一端与固定框固定相连。
6.根据权利要求1所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述振动发电机构还包括减速装置，所述减速装置包括齿轮，所述减速装置与振动件传动相连，所述振动件带动齿轮往复运动，所述齿轮与机械能电能转化件的振动端啮合。
7.根据权利要求6所述的无线声音采集设备，其特征在于，所述机械能电能转化件具有固有谐振频率，所述齿轮的往复运动频率为振动频率的50％-200％。
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