一种自发电电路、装置、系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及自发电技术领域，特别涉及一种自发电电路、装置、系统及方法。


背景技术：

2.目前，在市面上，对于一些用电量很小的用电设备，如开关等，其电能来源主要是通过市电直接供电，或者，通过蓄电装置供电。其中，通过市电供电的方式，需要在用电设备上连接电线，会影响设备的美观，常用的方式为采用小型的蓄电装置，如纽扣电池等作为电源，然而，这类用电设备通常本身用电负载的结构的体积也较小，设置电线或蓄电装置需要增加设备的体积，不利于设备体积的小型化，且维护成本较高。
3.基于此，能够利用电磁感应现象发电，产生负载所需要的微量电能的自发电电路或模块，因其结构简单，需要的体积小进入到大众的视野中，且被广泛应用到智能家居产品中。这类自发电电路或模块能够利用动能发电，具有经济、环保、安全、稳定等显著优点。
4.在实现本发明实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，自发电装置或设备中的自发电电路，通常由施加的外力的次数和大小来控制发电，无法有效管理自发电电路所产生的电能，使用效率低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种能够有效管理发电情况的自发电电路、装置、系统及方法。
6.本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
7.为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种自发电电路，包括：
8.驱动模块，用于驱动负载；
9.开关模块，其包括输入端、控制端和输出端，所述开关模块的输出端与所述驱动模块连接，用于在导通时输出预设的可导通电平信号控制所述驱动模块驱动负载；
10.发电模块，其输出端与所述开关模块的输入端连接，其设置有感应线圈和电容，且配置为通过所述感应线圈产生电能，并通过所述电容存储所述电能，其中，所述电容还配置为在所述开关模块导通后为所述驱动模块供电；
11.控制模块，其第一输出端与所述开关模块的控制端连接，其第二输出端与所述驱动模块的控制端连接，其配置为根据负载的驱动需要分次输出控制信号，以使所述电容存储的电能能够逐步释放。
12.在一些实施例中，所述自发电电路还包括：
13.稳压模块，其输入端与所述发电模块的输出端连接，其输出端与所述控制模块的输入端连接，所述电容还配置为在所述开关模块导通后为所述稳压模块供电。
14.在一些实施例中，所述发电模块包括至少一电容，所述开关模块包括至少一子开关模块，所述电容的数量与所述子开关模块的数量相同，且各所述子开关模块的输入端皆
串联有一所述电容，
15.存在一串联的所述子开关模块和所述电容与所述稳压模块的输入端连接，以使所述发电模块能够为所述控制模块供电，
16.未与所述稳压模块的输入端连接的其他串联的所述子开关模块和所述电容则与所述驱动模块的输入端连接，以使所述发电模块能够为所述驱动模块供电
17.所述控制模块还配置为能够依次输出控制信号，以使各所述子开关模块依次打开，使得各所述电容依次为所述驱动模块供电。
18.在一些实施例中，所述发电模块还包括：
19.与所述电容数量相同的整流电路，各所述整流电路分别与所述感应线圈串联后与对应的一所述电容并联。
20.在一些实施例中，各所述整流电路包括共用的整流桥下半桥和与所述电容数量相同的整流桥上半桥，
21.各所述整流桥上半桥的输出端分别与对应的所述子开关模块的输入端连接，
22.各所述整流桥上半桥的输入端与所述感应线圈的两端连接，且与所述共用的整流桥下半桥的输出端连接；
23.各所述电容的两端分别与所述共用的整流桥下半桥的输入端和对应的所述整流桥上半桥的输出端连接。
24.在一些实施例中，所述子开关模块包括：
25.第一开关管，其基极和发射极与所述发电模块的输出端连接，其集电极与所述驱动模块的输入端连接，其基极为所述输入端；
26.第二开关管，其基极与所述控制模块的输出端连接，其集电极与所述第一开关管的基极连接，其发射极接地，其基极为所述控制端。
27.在一些实施例中，所述稳压模块中设置有防冲击电容。
28.在一些实施例中，所述驱动模块中设置有防冲击电阻。
29.为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种自发电装置，包括：
30.如上述权利要求第一方面所述的自发电电路；以及，
31.可移动的永磁体，其配置为可与所述自发电电路中的感应线圈进行相对运动，以使所述自发电电路能够产生并输出电能。
32.为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施例提供了一种自发电系统，包括：
33.负载；以及，
34.如上述第二方面所述的自发电装置，所述自发电装置的输出端与所述负载的输入端连接，为所述负载供电。
35.在一些实施例中，所述负载中设置有电磁阀，所述自发电装置还配置为驱动所述电磁阀动作。
36.为解决上述技术问题，第四方面，本发明实施例还提供了一种自发电方法，应用于如上述第二方面所述的自发电装置中，所述方法包括：
37.控制永磁体相对感应线圈进行运动；
38.在发电模块充满电后，通过控制模块输出控制信号控制开关模块的开启，使得发电模块为驱动模块供电，以使驱动模块能够驱动负载。
39.在一些实施例中，所述开关模块包括在至少一子开关模块，所述发电模块包括至少一电容，所述电容的数量与所述子开关模块的数量相同，且各所述子开关模块的输入端皆串联有一所述电容，
40.所述通过控制模块输出控制信号控制开关模块的开启，以使驱动模块驱动负载，进一步包括：
41.控制所述控制模块依次输出控制信号，以使各所述子开关模块依次打开，使得各所述电容依次为所述驱动模块供电。
42.与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种能够有效管理电能的自发电电路、装置、系统及方法，且使用效率高，该电路包括：驱动模块、开关模块、发电模块和控制模块，开关模块的输入端和控制端分别与发电模块和控制模块的输出端连接，控制模块的输出端还与驱动模块连接，发电模块中设置有感应线圈和电容，感应线圈产生电能后先通过电容存储电能，在电容充满电之后，控制模块能够分次输出控制信号控制开关模块和驱动模块的导通，使得电容能够逐步释放电能，为驱动模块供电，以使驱动模块能够驱动负载。
附图说明
43.一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
44.图1是本发明实施例一提供的一种自发电电路的结构示意图；
45.图2是图1所述自发电电路的电路结构示意图；
46.图3是本发明实施例二提供的一种自发电装置的结构示意图；
47.图4是本发明实施例三提供的一种自发电系统的结构示意图；
48.图5是本发明实施例四提供的一种自发电方法的流程示意图。
具体实施方式
49.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
50.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
51.需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个
居中的元件。
52.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
53.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
54.具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
55.实施例一
56.本发明实施例提供了一种自发电电路，请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种自发电电路的结构，所述自发电电路100包括：驱动模块110、开关模块120、发电模块130、控制模块140。
57.所述驱动模块110，用于驱动负载；在本发明实施例中，所述负载为用电设备，优选地，为对电量需求并不是很大的用电设备，通常地，为电磁阀等能够执行简单功能的机械结构。
58.所述开关模块120，其包括输入端21、控制端22和输出端23，所述开关模块120的输出端23与所述驱动模块110连接，用于在导通时输出预设的可导通电平信号控制所述驱动模块110驱动负载，且有，所述开关模块120配置在所述控制端22皆接收到预设的可导通电平信号时导通，其中，所述预设的可导通电平信号可以为高电平信号，也可以为低电平信号，具体地，可根据所述开关模块120中开关器件的类型进行设置。
59.所述发电模块130，其输出端与所述开关模块的输入端21连接，其设置有感应线圈l1和电容c，且配置为通过所述感应线圈l1产生电能，并通过所述电容c存储所述电能，其中，所述电容c还配置为在所述开关模块120导通后为所述驱动模块110供电；优选的，所述电容c为大容量的储能电容，本发明实施例提供的发电模块130为能够将磁场的能量转化为电能、并通过大容量电容c存储电能的装置。
60.所述控制模块140，其第一输出端41与所述开关模块的控制端22连接，其第二输出端42与所述驱动模块110的控制端连接，其配置为根据负载的驱动需要分次输出控制信号，以使所述电容存储的电能能够逐步释放。
61.在本发明实施例中，通过所述控制模块140的输出控制能够实现分步放电，使得电能能够得到均匀的逐步释放，而不会出现过程中电能的突然衰减造成动作失败的现象。例如，在设置有多个电容时，且负载为电磁阀时，可以让每一个负载的动作只使用一个电容的电量，下一个动作时，又开启另一个电容供电，这就保证了电磁阀工作所需电量的充足供给。
62.在一些实施例中，请继续参见图1，所述自发电电路100还包括：稳压模块150，其输入端与所述发电模块130的输出端连接，其输出端与所述控制模块140的输入端43连接，所述电容c还配置为在所述开关模块120导通后为所述稳压模块150供电。在本发明实施例中，所述稳压模块150能够确保控制模块140的供电电压的稳定，进而后续驱动的稳定工作。
63.在一些实施例中，请参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种自发电电路的电路结构，所述发电模块130包括至少一电容c，所述开关模块120包括至少一子开关模块121，
所述电容c与所述子开关模块121的数量相同，且各所述子开关模块121的输入端皆串联有一所述电容c；存在一串联的所述子开关模块121和所述电容c与所述稳压模块150的输入端连接，以使所述发电模块130能够为所述控制模块140供电；未与所述稳压模块150的输入端连接的其他串联的所述子开关模块121和所述电容c则与所述驱动模块110的输入端连接，以使所述发电模块130能够为所述驱动模块110供电；所述控制模块140还配置为能够依次输出控制信号，以使各所述子开关模块121依次打开，使得各所述电容c依次为所述驱动模块110供电。
64.需要说明的是，在本发明图2所示示例中，所述预设的可导通电平信号以高电平信号为例，具体可根据子开关模块121所采用的开关器件来设置，且有，各所述子开关模块121的导通顺序，即各所述电容的放电顺序，以及每次导通的子开关模块121的数量等，可根据驱动模块110及与其连接的负载的导通需求来设置所述控制模块140的控制信号，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
65.优选地，所述电容c的数量为多个，例如图2所示的7个电容c(c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7)，且其中六个电容c(c1、c2、c3、c4、c5、c6)与六个子开关模块121串联以用于为驱动模块110供电，另一个电容c7则与稳压模块150串联以用于为控制模块140提供稳定的电压。在所述发电模块130中，通过同时给多个电容c进行充电，能够有效提升整个自发电电路100的蓄电能力，确保后续的使用时充足够用。
66.在一些实施例中，请继续参见图2，所述发电模块130还包括：与所述电容c数量相同的整流电路，各所述整流电路分别与所述感应线圈l1串联后与对应的一所述电容c并联。
67.在一些实施例中，请继续参见图2，各所述整流电路包括共用的整流桥下半桥131和与所述电容c数量相同的整流桥上半桥132，各所述整流桥上半桥132的输出端分别与对应的所述子开关模块121的输入端21连接，各所述整流桥上半桥132的输入端与所述感应线圈l1的两端连接，且与所述共用的整流桥下半桥131的输出端连接；各所述电容c的两端分别与所述共用的整流桥下半桥131的输入端和对应的所述整流桥上半桥132的输出端连接。在本发明实施例中，所述发电模块130通过多个子模块之间共用整流电路的下半桥131的方式，能够节省二极管，从而降低管耗和成本。
68.在一些实施例中，请继续参见图2，所述子开关模块121包括：第一开关管q1，其基极和发射极与所述发电模块130的输出端连接，其集电极与所述驱动模块110的输入端连接，其基极为所述输入端21；第二开关管q2，其基极与所述控制模块140的输出端连接，其集电极与所述第一开关管q1的基极连接，其发射极接地，其基极为所述控制端22。需要说明的是，此处仅以第一个子发电模块121及其中的第一开关管q1和第二开关管q2为例，其他子发电模块121中的开关管的结构请参见图2，此处不再详述。
69.在一些实施例中，请继续参见图2，所述稳压模块150中设置有防冲击电容c8，所述防冲击电容c8用于保护电路稳定运行。
70.在一些实施例中，请继续参见图2，所述驱动模块110中设置有防冲击电阻r，所述防冲击电阻r用于保护电路正常运行。
71.具体地，本发明如图1和图2所示的自发电电路在工作时，发电模块130中的感应线圈l1感应到快速变化的磁通量发电，通过桥式整流电路131和132向7个电容c(c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7)充电；在所述电容c充足够的电量后，所述发电模块130通过所述稳压模块150
向所述控制模块140供电，同时，输出预设的可导通电平信号至所述开关模块120中各子开关模块121的第一开关管q1；所述控制模块140在上电复位之后，控制模块140中的程序开始运行，所述控制模块140按照程序指令，输出控制信号，在不同的时间点给所述开关模块120上不同的子开关模块121中第二开关管q2引脚置高电位；接着，所述开关模块120中的不同的子开关模块121在接收到所述控制模块140对应引脚的高电位后，对应的子开关模块121导通，对应的电容c开始放电；最终，所述驱动模块110获得放电电容c的电，驱动负载工作，如后续的执行结构执行动作。
72.需要说明的是，在图2所述实施例中，以发电模块130中设置有七个电容，开关模块120中相应设置有七个子开关模块121，驱动模块110设置有两个电磁阀为例，在实际应用环境中，上述模块和电子元器件的数量的设置可根据实际需要进行设置，且有，在图2所示结构上，除本实施例所描述的电子元器件及其连接方式之外，还存在其他的电容、电阻、二极管、芯片及其连接关系，这些电子元器件用于实现本发明实施例提供的自发电电路100，让本发明实施例提供的自发电电路100能够稳定运行，具体地，实际采用的其他电子元器件的型号、数量和连接关系等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例及附图的限定。
73.实施例二
74.本发明实施例提供了一种自发电装置，请参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种自发电装置的结构，所述自发电装置200包括：永磁体210和自发电电路100。
75.所述永磁体210为可移动的永磁体，例如，可以是磁钢，其配置为可与所述自发电电路100中的感应线圈进行相对运动，以使所述自发电电路100能够产生并输出电能。具体地，所述永磁体210在于所述自发电电路100中的感应线圈进行相对运动时，通过改变所述感应线圈内部的磁通量产生感应电动势从而使得所述自发电电路100产生电能；或者，所述永磁体210在于所述自发电电路100中的感应线圈进行相对运动时，切割磁感线，从而使得所述自发电电路100能够产生并输出电能，具体可根据实际应用场景的需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
76.本发明实施例提供的自发电电路100为上述实施例一所述的自发电电路100，因此所述自发电电路100的结构请参见上述实施例一及其附图所示，此处不再详述。
77.实施例三
78.本发明实施例提供了一种自发电系统，请参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种自发电系统的结构，所述自发电系统300包括：负载310和自发电装置200，所述自发电装置200的输出端与所述负载310的输入端连接，为所述负载310供电。
79.本发明实施例提供的自发电装置200为上述实施例二所述的自发电电路100，因此所述自发电装置200的结构请参见上述实施例二及其附图所示，此处不再详述。
80.在一些实施例中，所述负载310中设置有电磁阀，所述自发电装置200还配置为驱动所述电磁阀动作。在其他的一些实施例中，所述负载310可根据实际情况进行选择，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
81.实施例四
82.本发明实施例提供了一种自发电方法，该方法应用于如上述实施例二所述的自发电装置中，请参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种自发电方法的流程，所述方法包
括但不限于以下步骤：
83.步骤410：控制永磁体相对感应线圈进行运动；
84.在本发明实施例中，为使得上述实施例二中的自发电装置能够实现自发电，首先，需要控制永磁体相对感应线圈进行运动，使得所述自发电装置中的自发电电路能够产生电能。具体地，可以是人为手动的移动永磁体或者设置有永磁体的壳体等结构，和/或，通过程序控制机械结构移动永磁体，和/或，也可以是通过人为或机械的方式移动所述自发电电路中的感应线圈，使得永磁体改变感应线圈中的磁通量或者相对感应线圈进行切割磁感线运动，以使自发电电路能够产生电能，具体地，可根据实际需要进行设置。
85.步骤420：在发电模块充满电后，通过控制模块输出控制信号控制开关模块的开启，使得发电模块为驱动模块供电，以使驱动模块能够驱动负载。
86.在本发明实施例中，为了控制自发电电路的发电量，可以通过调整所述控制模块输出的控制信号，控制开关模块的开启情况，从而实现对于自发电电路的放电情况的准确控制。例如，在开关模块中设置有多个子开关模块，同时发电模块中设置有多个对应的电容时，可以控制所述控制模块依次输出预设的可导通电平信号，从而依次让多个子开关模块道通，从而相应地让每个电容依次放电，从而驱动负载中的一个或者多个动作。
87.具体地，如上述实施例一图2所示的，所述开关模块包括在至少一子开关模块，所述发电模块包括至少一电容，所述电容的数量与所述子开关模块的数量相同，且各所述子开关模块的输入端皆串联有一所述电容，所述通过控制模块输出控制信号控制开关模块的开启，以使驱动模块驱动负载，进一步包括：控制所述控制模块依次输出控制信号，以使各所述子开关模块依次打开，使得各所述电容依次为所述驱动模块供电。所述控制模块的具体控制方法及程序等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。
88.本发明实施例中提供了一种能够有效管理电能的自发电电路、装置、系统及方法，且使用效率高，该电路包括：驱动模块、开关模块、发电模块和控制模块，开关模块的输入端和控制端分别与发电模块和控制模块的输出端连接，控制模块的输出端还与驱动模块连接，发电模块中设置有感应线圈和电容，感应线圈产生电能后先通过电容存储电能，在电容充满电之后，控制模块能够分次输出控制信号控制开关模块和驱动模块的导通，使得电容能够逐步释放电能，为驱动模块供电，以使驱动模块能够驱动负载。
89.需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
90.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。