公共場所人體微能量收集與利用系統(tǒng)設(shè)計課件

公共場所人體微能量收集與利用系統(tǒng)設(shè)計

指導(dǎo)教師:袁

鵬

項目領(lǐng)隊：

谷俊杰

項目成員：楊波安超高山何燕妮中國海洋大學(xué)本科生研究發(fā)展計劃項目項目簡介：

本項目主要是設(shè)計一種能夠?qū)矆鏊梭w微能量收集與利用的系統(tǒng)，從而達(dá)到對一種新型能源的認(rèn)知與利用，以此來提高人們的環(huán)保理念。

本項目主要是從“低功耗”到“無功耗”的理念出發(fā)，以“無需電池”為中心，通過對公共場所人們在一些自然而然的活動中產(chǎn)生的能量加以研究、分析、計算，從而達(dá)到收集并加以利用這些能量的目的，最終完成對“自給”轉(zhuǎn)門、發(fā)電地毯、發(fā)電搖椅的基本研究與設(shè)計，并做出基本模型樣機(jī)。以其創(chuàng)新性、便利性、環(huán)保性的特點，使人們對“人體發(fā)電”這一理念給予全新的認(rèn)識。1目錄項目進(jìn)行過程研究成果特色創(chuàng)新推廣前景總結(jié)體會2項目進(jìn)行過程

前期調(diào)研資料查找數(shù)據(jù)估算整體方案設(shè)計機(jī)械設(shè)計電路原理設(shè)計元器件購買樣機(jī)制作3研究成果在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容發(fā)電轉(zhuǎn)門1、實物計算1）、總體尺寸：總高度2600mm，總寬度3000mm，主軸直徑150mm齒輪模數(shù)30，齒輪傳動比1:82）、工作原理：發(fā)電轉(zhuǎn)門利用人力推動轉(zhuǎn)門旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)門主軸通過增速裝置帶動發(fā)電機(jī)工作實現(xiàn)轉(zhuǎn)門發(fā)電；3）發(fā)電機(jī)選擇

人流量按每分鐘通過三十人計算，轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)速為30r/min，齒輪增速比為1:8，則發(fā)電機(jī)主軸獲得的轉(zhuǎn)速為240r/min，因此發(fā)電機(jī)應(yīng)選擇額定轉(zhuǎn)速低于240r/min，額定功率為600w-800w。4研究成果在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容發(fā)電搖椅

發(fā)電搖椅是由一把普通的搖椅和發(fā)電機(jī)構(gòu)組成。具體的由搖椅，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，發(fā)電機(jī)，底座組成。原理是把搖椅的前后往復(fù)運動通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成圓周運動帶動發(fā)電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電的效果；另外如果所得到的轉(zhuǎn)速不足以帶動發(fā)電機(jī)工作，那么可以添加增速裝置，例如添加一組齒輪也是可以的。5研究成果1）、總體尺寸（在平穩(wěn)條件下）總長度1200mm；總寬度500mm；總高度800mm；連桿長630mm；連桿橫截面積為600mm2；曲柄長170mm；發(fā)電機(jī)中心處距地200mm；β2＞β1且β1＋β2＝180°；2）、工作原理如下圖，該機(jī)構(gòu)為一個曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，通過人力作用使搖椅前后擺動，在搖椅背上連接連桿，帶動機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)。點A、B為死點位置，在A處有一個初速度v。，使其越過死點作圓周運動，同時越過點B，搖椅往復(fù)運動，帶動發(fā)電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)發(fā)電。3）、搖椅選擇發(fā)電搖椅的搖椅選擇要保證能夠承受來自機(jī)構(gòu)的反作用力，需要滿足一定的強度，金屬材料的搖椅更為合適，盡量不要選擇木質(zhì)的和藤制的搖椅。4）、發(fā)電機(jī)選擇搖椅的往復(fù)運動頻率為30次/min，采用齒輪傳動增速，發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為200r/min，額定功率為300w5）、傳動機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動，傳動比大于1:86）、摩擦分析摩擦主要來自曲柄搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動副的摩擦，可以適當(dāng)采用潤滑油減小摩擦。7）、電能收集利用將微小的電能進(jìn)行收集，給手機(jī)，MP3等電子產(chǎn)品充電等。5研究成果在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容在這里填寫內(nèi)容發(fā)電地毯型號PartNumberKD-50B-32E諧振頻率ResonantFrequency3.2±0.5kHz諧振阻抗ResonantImpedance200Ωmax靜態(tài)電容StaticCapacitance40.0nF±30%at100Hz額定電壓AllowableinputVoltage30Vp-pmax.工作溫度OperatingTemperatureRange-20～+70℃貯存溫度StorageTemperatureRange-30～+80℃基片直徑PlateDiameterD=50.0±0.1mm瓷片直徑CeramicDiscDiameterd=25.0±0.3mm基片厚度PlateThicknesst=0.20±0.03mm總厚度TotalThicknessT=0.45±0.05mm基片材料PlateMaterialBrass公共場所普通地毯參數(shù)：

平面面積約為：2m×3m，厚度約為1.0cm瓷片直徑：r=25mm

基片直徑：R=50mm瓷片面積：s1=4πr2=7850mm2=0.00785m2基片面積：s2=4πR2=31400mm2=0.0314m2地毯面積：S=a×b=6m2數(shù)量：n1=S/s1=764個n2=S/s2=191個7特色創(chuàng)新1.2.3.4.能量來源有保障元器件的使用

環(huán)境設(shè)定為人流量大的公共場所，行為發(fā)生頻繁。

整個能量的來源，都是基于人不經(jīng)意間活動獲得的，人體能源可以說取之不盡，用之不竭，又沒有污染。系統(tǒng)的構(gòu)筑

有利于能源效益最大化，也可一定程度上保證電量。以系統(tǒng)收集平時忽視的能源即微能量，有利于發(fā)揮能量的最大作用。技術(shù)實施便利性

采用此技術(shù)的設(shè)備將無需更換電池、布線及維護(hù)。

基于對機(jī)械的改裝來構(gòu)筑系統(tǒng)。

壓電片的使用是一大亮點，壓電陶瓷片由于結(jié)構(gòu)簡單造價低廉，一般用于根據(jù)信號的大小頻率發(fā)生震動而產(chǎn)生相應(yīng)的聲音來，但是該項目反向使用其來發(fā)電，技術(shù)實現(xiàn)后，易于普及。74推廣前景

人流量大的公共場所布設(shè)能量收集系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)約能源、綠色環(huán)保的目的；也有助于探索建立“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”和“循環(huán)社會。

為公共場所提供方便的電能資源，節(jié)約公共場所的電能供應(yīng)

人體自身的生物能就是一種無污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，人類是一種非常強大的產(chǎn)能機(jī)器，其效益非常可觀。

相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、外形美觀，適于各種環(huán)境下使用。。

人體能，即人體自身產(chǎn)生的能量，主要表現(xiàn)為機(jī)械能和熱能，這種能量是一種最現(xiàn)成的可再生能源。8

總結(jié)體會

知識方面完善了自身相關(guān)科研活動的基本能力和知識儲備實踐方面學(xué)以致用、知行合一個人成