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一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置

阅读：0发布：2021-03-24

专利汇可以提供一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置，所述楼梯防滑条包括防滑装置、照明装置、压电效应模块；所述防滑装置由采用弹性材料制成；所述压电效应模块设于防滑装置的下方，其端部与位于防滑装置一侧的照明装置相连；所述压电效应模块用于收集振动能量并转接到外载电路，其包括压电块和蓄电池；所述压电块与蓄电池连接；所述压电块由聚烯烃弹性纤维复合材料层、碳纤维复合材料层和压电陶瓷片交错层叠制成。本实用新型的有益之处在于弹性好，使得压力充分带来振动效应，促进电能的产生。并且，弹簧钢具有高的疲劳强度，抗腐蚀性及表面质量好等特点，使得在楼道环境下可以长期使用，不需在短时间内进行更换。，下面是一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：该装置包括楼梯防滑条（1）、照明装置（2）、压电效应模块（3）和蓄电池（5）；所述楼梯防滑条（1）的防滑部分由采用弹性材料制成；所述压电效应模块（3）的压电块（4）设在楼梯防滑条（1）的防滑部分下方，所述照明装置（2）设在楼梯的垂面上；压电效应模块（3）、蓄电池（5）和照明装置（2）依次电连接；当有人踩踏楼梯防滑条（1）的防滑部分时，压电效应模块（3）的压电块（4）感应压力，压电效应模块（3）收集振动能量并转化输出给蓄电池（5），由蓄电池（5）向照明装置（2）供电。
2.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述压电块（4）与蓄电池（5）连接；所述压电块（4）由聚烯烃弹性纤维复合材料层（41）、碳纤维复合材料层（42）和压电陶瓷片（43）交错层叠制成。
3.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述防滑条（1）由弹簧钢制成的半圆柱状结构。
4.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述压电块（4）的中间为聚烯烃弹性纤维复合材料层（41），向外依次贴服有压电陶瓷片（43）、碳纤维复合材料层（42）、聚烯烃弹性纤维复合材料层（41）、压电陶瓷片（43）、碳纤维复合材料层（42）。
5.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述压电效应模块（3）将外界振动能量通过AD/DC整流二极管进行整流，然后由DC/DC转换器进行转换，存储于蓄电池中，然后根据能量存储情况，由控制器对DC/DC转换器进行调整。
6.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述蓄电池（5）内设有声控开关；所述声控开关采用MCR100-6可控硅材料制成。
7.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述蓄电池（5）为可充电的锂离子纽扣电池。
8.如权利要求1所述的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，其特征在于：所述照明装置（2）包括单片机（21）和一组发光二极管（22）；所述单片机与发光二极管连接，用于控制发光二极管的工作时间。

说明书全文

一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及能量收集技术应用领域，具体的说是一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置。

[0002] 背景技术:

[0003] 近年来我国自然灾害时有发生，特别在夜晚时发生紧急事故导致断电时，缺少照明和安全指引，住在楼房的人不容易及时下楼避难，给人民的生命安全和财产均造成了巨大的损失。

[0004] 目前生活中已有的楼梯防滑条几乎只有防滑功能，在夜晚无灯光照明的情况下很容易拆空而发生意外；而在已有的发明专利中，楼梯防滑条大多只是采用荧光技术，例如公开号为CN204326400U的实用新型专利“一种夜光铝合金楼梯防滑条”，其材质采用夜光铝合金，效果并没有灯光好，且荧光条在时间推移的过程中容易老化。荧光条老化之后的指示作用更是会大大减少，且在已有的建筑结构中，也不容易多次更换楼梯的防滑条，浪费人力和物力。

发明内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置。

[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

[0007] 一种基于压电俘能的楼梯防滑条装置，该装置包括楼梯防滑条1、照明装置2、压电效应模块3和蓄电池5；所述楼梯防滑条1的防滑部分由采用弹性材料制成；所述压电效应模块3的压电块4设在楼梯防滑条1的防滑部分下方，所述照明装置2设在楼梯的垂面上；压电效应模块3、蓄电池5和照明装置2依次电连接；当有人踩踏楼梯防滑条1的防滑部分时，压电效应模块3的压电块4感应压力，压电效应模块3收集振动能量并转化输出给蓄电池5，由蓄电池5向照明装置2供电。

[0008] 优选地，所述压电块4与蓄电池5连接；所述压电块4由聚烯烃弹性纤维复合材料层41、碳纤维复合材料层42和压电陶瓷片43交错层叠制成。

[0009] 优选地，所述防滑条1由弹簧钢制成的半圆柱状结构。

[0010] 优选地，所述压电块4的中间为聚烯烃弹性纤维复合材料层41，向外依次贴服有压电陶瓷片43、碳纤维复合材料层42、聚烯烃弹性纤维复合材料层41、压电陶瓷片43、碳纤维复合材料层42。

[0011] 优选地，所述压电效应模块3将外界振动能量通过AD/DC整流二极管进行整流，然后由DC/DC转换器进行转换，存储于蓄电池中，然后根据能量存储情况，由控制器对DC/DC转换器进行调整。

[0012] 优选地，所述蓄电池5内设有声控开关；所述声控开关采用MCR100-6可控硅材料制成。

[0013] 优选地，所述蓄电池5为可充电的锂离子纽扣电池。

[0014] 优选地，所述照明装置2包括单片机21和一组发光二极管22；所述单片机与发光二极管连接，用于控制发光二极管的工作时间。

[0015] 本实用新型的有益之处在于弹性好，使得压力充分带来振动效应，促进电能的产生。并且，弹簧钢具有高的疲劳强度，抗腐蚀性及表面质量好等特点，使得在楼道环境下可以长期使用，不需在短时间内进行更换。其他部分的主体主要由PVC构成，其具有耐候性，稳定性及着色性等特点，在作为楼梯防滑条的制造材料中也有良好的性能。附图说明

[0016] 图1是本实用新型的系统结构框图；

[0017] 图2是本实用新型装置的侧视图；

[0018] 图3是本实用新型装置的结构示意图；

[0019] 图4是本实用新型的照明部分结构示意图；

[0020] 图5是本实用新型的压电效应模块示意图；

[0021] 图6是本实用新型压电效应模块结构示意图；

[0022] 图中：1-防滑装置；2-照明装置；3-压电效应模块；4-压电块；5-蓄电池；41-聚烯烃弹性纤维复合材料层；42-碳纤维复合材料层；43-压电陶瓷片；21-单片机；22-发光二极管。

具体实施方式

[0023] 下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1-6所示，本实用新型的基于压电俘能的楼梯防滑条装置，该装置包括楼梯防滑条1、照明装置2、压电效应模块3和蓄电池5；所述楼梯防滑条1的防滑部分由采用弹性材料制成；所述压电效应模块3的压电块4设在楼梯防滑条1的防滑部分下方，所述照明装置2设在楼梯的垂面上；压电效应模块3、蓄电池5和照明装置2依次电连接；当有人踩踏楼梯防滑条1的防滑部分时，压电效应模块3的压电块4感应压力，压电效应模块3收集振动能量并转化输出给蓄电池5，由蓄电池5向照明装置2供电。

[0024] 压电块4与蓄电池5连接；所述压电块4由聚烯烃弹性纤维复合材料层41、碳纤维复合材料层42和压电陶瓷片43交错层叠制成。

[0025] 防滑条1由弹簧钢制成的半圆柱状结构。

[0026] 压电块4的中间为聚烯烃弹性纤维复合材料层41，向外依次贴服有压电陶瓷片43、碳纤维复合材料层42、聚烯烃弹性纤维复合材料层41、压电陶瓷片43、碳纤维复合材料层42。

[0027] 压电效应模块3将外界振动能量通过AD/DC 整流二极管进行整流，然后由DC/DC转换器进行转换，存储于蓄电池中，然后根据能量存储情况，由控制器对DC/DC转换器进行调整。

[0028] 蓄电池5内设有声控开关；所述声控开关采用MCR100-6可控硅材料制成。

[0029] 蓄电池5为可充电的锂离子纽扣电池。

[0030] 照明装置2包括单片机21和一组发光二极管22；所述单片机与发光二极管连接，用于控制发光二极管的工作时间。

[0031] 压电效应模块如图5所示，该结构采用聚烯烃弹性纤维复合材料层、碳纤维复合材料层、压电陶瓷片和蓄电池制成。结构的上下顶层由碳纤维复合材料层构成，可以有效缓解压力对压电陶瓷片的损坏，聚烯烃弹性纤维复合材料层可以在一定程度增加压力所带来的振动效果。同时，压电陶瓷片在接受外界的压力过程中产生电荷，通过上下表面传输电荷，聚烯烃弹性纤维复合材料层和碳纤维复合材料层均具有良好的导电性，通过导线连接到压电陶瓷片的上下的两种复合材料层末端，实现电荷的接收，并产生电能，由导线汇入蓄电池中。在压电陶瓷工作时，其产生极少的热量，不足以对整个电路结构产生影响。同时该蓄电池LIR系列的可充电锂离子纽扣电池，该电池的蓄能效果良好，可以为发光二极管提供较久的电能供应，并且此种电池体积极小，容易安装于防滑条中。

[0032] 在人群上楼梯的过程中，对此楼梯防滑条产生踩踏的压力从而导致振动产生，这个振动效果通过防滑部分传输到压电效应模块中的压电块，利用压电效应，产生电能，从而通过导线传输到可充电的锂离子纽扣电池中。通过该电池供能同时结合单片机的时钟程序，在固定的时间段使得照明部分产生光照，作为引导和指示作用。

[0033] 在每一级的楼梯防滑条装置均具有两排发光二极管，按照比例1：20（cm），每二十厘米有两排共两个发光二极管，每米防滑条有10个发光二极管，其中每米的发光二极管功率为20mW，充满电的蓄电池可供给一米的发光二极管约：

[0034] 230/20 = 11.5(h)；

[0035] 根据楼梯的宽度来具体选择防滑条的长度。发光二极管采用的是BT316-X型二极管，此种二极管具有低耗能，高亮度的特点，非常适合用于该实用新型的照明部分。该部分的单片机采用的是MSP430F149型单片机，该单片机具有低电压，超低功耗的特点，不需要过多能量便可运行。并且，该单片机可以快速苏醒，并具有16 位精简指令集 MCU，可以加速信息的处理，使得在更精确的时间点激发二极管的照明功能。

[0036] 本实用新型是以PVC和弹簧钢为主体材料，综合考虑防滑条的防滑性和照明功能，再结合对能量需求的分析，再结合对照明亮度需求的分析，再结合对防滑效果的分析，再结合对能量传输的分析的设计方法。通过压电块对踩踏压力所带来的振动进行能量转化，并传输进入可充电的锂离子纽扣电池；通过MSP430F149型单片机控制，于每天的18时到次日的6时打开照明部分提供照明，其能量由纽扣电池提供；通过对踩踏压力的收集，充分利用能量，节约了不必要的电能；通过对传统的楼梯防滑条进行一系列的改进升级，使得防滑条在原有简洁的外观之下，可以在夜晚无照明条件时为路人提供照明，以防止意外发生。

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