一种基于环境复合能量收集的共享单车自供电装置的制作方法

1.本实用新型属于自供电技术领域，具体地涉及一种基于复合环境能量收集的共享单车自供电装置。


背景技术：

2.在当下共享产品的热潮中，如今依旧炙手可热的仍数共享单车。随着共享单车的运行发展，不断出现了一些弊端，导致维护成本的提高和用户体验的下降。例如，不佳的电子锁供电方式，黑夜的行驶的安全问题等。现行的供电方式有通过发电花鼓利用刹车的动作来收集电能，还有通过在车篮中设置太阳能发电板来收集太阳能。但这两者都存在着一定的问题，前者导致单车轻便性下降，用户使用起来比一般的自行车更加费力，而后者则存在着商家张贴小广告遮挡太阳能板的现象，无形中增加了维护成本，并且降低了用户体验感，这些问题都在制约着共享单车行业的未来发展。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于环境能量收集的共享单车自供电装置，该自供电装置能够对单车自身以及周围环境中的微能量进行收集，实现自供电，使得共享单车上的电子锁、定位系统以及夜间照明功能能够正常工作，减少后期维护升级成本，提升用户体验感。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于环境复合能量收集的共享单车自供电装置，包括：太阳能发电板、环境能量收集装置、超级电容器、单片机和压电能量装置；所述太阳能发电板设置于共享单车的车篮底座，所述太阳能发电板与环境能量收集装置的输入端连接，所述照明灯设置于共享单车的车篮下方，所述照明灯与单片机的第一i/o端口连接，所述压电能量装置设置于共享单车的车轮中，所述压电能量装置与环境能量收集装置的输入端连接；所述环境能量收集装置的输出端与超级电容器的输入端连接，所述超级电容器的输出端分别与单片机的第二i/o端口、照明灯连接。
5.进一步地，所述共享单车的车篮底部向下倾斜的角度为30
°
。
6.进一步地，所述单片机为msp430系列低功耗单片机。
7.进一步地，所述超级电容器的输出端还分别与共享单车上的电子锁、定位系统连接。
8.进一步地，所述电子锁分别与单片机的第三i/o端口、蓝牙模块连接，所述蓝牙模块与单片机的第四i/o端口连接。
9.进一步地，所述蓝牙模块与超级电容器的输出端连接。
10.进一步地，还包括光敏传感器，所述光敏传感器与单片机的第五i/o端口连接。
11.进一步地，所述压电能量装置通过导线与环境能量收集装置连接，所述导线设置于共享单车后车轮的车条中，经车轮的轴心处固定与环境能量收集装置连接。
12.进一步地，所述压电能量装置包括压电腔体以及设置于压电腔体内的钢制小球。
13.进一步地，所述能量收集装置和超级电容器和单片机均设置于共享单车座位下方的钢制骨架中。
14.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
15.（1）本实用新型中的太阳能发电板将太阳能转化为电能，本实用新型中的压电能量装置将车轮动能转化为电能，该压电能量装置具有较高的转换效率，可以产生较为富足的电能共给整个单车系统的使用；电能通过能量收集装置收集存储到超级电容中，从而实现共享单车中定位系统、电子锁和照明灯的自供电功能。
16.（2）本实用新型中设置了光敏传感器，能够感知环境的亮暗信息，通过单片机来控制照明灯的开闭，节约电能，方便用户。
17.（3）本实用新型的技术方案中将能量收集装置及超级电容器设置在共享单车座位下方的钢制骨架中，可以极大程度上简化电路，避免不需要的线路排布。
附图说明
18.图1为本实用新型共享单车自供电装置结构示意图；
19.图2为本实用新型共享单车自供电装置的供电流程图；
20.图3为压电能量装置结构示意图；
21.其中：1
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照明灯，2
‑
太阳能发电板，3
‑
光敏传感器，4
‑
1能量收集装置，4
‑
2超级电容器， 5
‑
1单片机，5
‑
2蓝牙模块，5
‑
3定位系统，6
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电子锁，7
‑
压电能量装置，8
‑
压电腔体，9
‑
钢制小球，10
‑
导线，11
‑
1车条，11
‑
2轴心，11
‑
3轴承，12外钢圈。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之类。
23.如图1为本实用新型共享单车自供电装置结构示意图，所述共享单车自供电装置包括：包括：太阳能发电板2、光敏传感器3、环境能量收集装置4
‑
1、超级电容器4
‑
2、单片机5
‑
1和压电能量装置7；所述太阳能发电板2设置于共享单车的车篮底座，本实用新型中共享单车的车篮底部向下倾斜的角度为30
°
，以提升太阳能与电能的转化效率，所述太阳能发电板2与环境能量收集装置4
‑
1的输入端连接，所述照明灯1设置于共享单车的车篮下方，所述照明灯1与单片机5
‑
1的第一i/o端口连接连接，本实用新型中采用的单片机5
‑
1为msp430系列低功耗单片机，本领域技术人员将光敏传感器3设置于共享单车钢制骨架的一侧，为了提高其使用寿命，应尽量紧靠钢制骨架，并覆盖一层透明材质的保护涂层；所述光敏传感器3与单片机5
‑
1的第五i/o端口连接；当用户用车时，首先通过光敏传感器3感知环境的亮暗程度，将亮暗程度的信号存送至单片机5
‑
1中进行信号处理，判断是否开启照明灯1，如需要开启，则通过单片机5
‑
1的第五i/o端口开启照明灯1。所述压电能量装置7设置于共享单车的车轮中，所述压电能量装置7通过导线10与环境能量收集装置4
‑
1的输入端连接，所述导线10设置于共享单车后车轮的车条11
‑
1中，经车轮的轴心11
‑
2处固定与环境能量收集装置4
‑
1连接，实现压电能量装置7与车轮轴承11
‑
3位置的相对静止，避免车轮在转动过程中导致导线10的缠绕；同时，在轴心11
‑
2处通过与外钢圈12的接触进行电荷转移，通过导线10实现
电能的传输，最终通过能量收集装置4
‑
1汇于超级电容器4
‑
2；压电能量装置7的结构示意图如图3，所述压电能量装置7包括压电腔体8以及设置于压电腔体内的钢制小球9，本领域技术人员可采用无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料作为压电腔体8材料，当共享单车的车轮转动时，钢制小球9在压电腔体8内无规则运动，不断撞击压电腔体8的内壁，压电腔体8的内壁上受到压力，便会产生电位差，形成电荷的转移，之后电荷通过导线10传输到环境能量收集装置4
‑
1中。所述环境能量收集装置4
‑
1的输出端与超级电容器4
‑
2的输入端连接，所述能量收集装置4
‑
1和超级电容器4
‑
2和单片机5
‑
1均设置于共享单车座位下方的钢制骨架中。所述所述超级电容器4
‑
2的输出端分别与单片机5
‑
1第二i/o端口、照明灯1、电子锁6、蓝牙模块5
‑
2以及定位系统5
‑
3连接，进行供电；所述电子锁6分别与单片机5
‑
1第三i/o端口、蓝牙模块5
‑
2连接，所述蓝牙模块5
‑
2与单片机5
‑
1的第四i/o端口连接；当蓝牙模块5
‑
2接收到移动设备所发送的开锁信号时，蓝牙模块5
‑
2进行接收，将接收的信号发送给单片机5
‑
1的第四i/o端口，在单片机5
‑
1中进行信号处理，再通过单片机5
‑
1的第四i/o端口开启电子锁6。
24.本实用新型共享单车自供电装置的供电流程图如图2所示，本实用新型中通过太阳能发电板2将太阳能转化为电能，且当共享单车在运行时通过压电能量装置7将动能转化为电能，所有的电能通过能量收集装置4
‑
1收集，并存储到超级电容器4
‑
2中，为照明灯1、单片机5
‑
1、定位系统5
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3、电子锁6以及蓝牙模块5
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2提供电能。同时，通过单片机5
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1以及蓝牙模块5
‑
2实现与照明灯1、电子锁6之间的信息交互。
25.本实用新型的工作过程为：首先对环境能量进行收集转换，通过太阳能发电板2进行光电能的转化，同时通过压电能量装置7将车轮运动产生的动能转化为电能，随后通过能量收集装置收集并存储在超级电容器4
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2中，超级电容器4
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2为单片机5
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1、照明灯1、定位系统5
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3、电子锁6以及蓝牙模块5
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2供电。当有用户使用共享单车时，通过移动设备与蓝牙模块5
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2的进行信息交互，经单片机5
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1处理后，输出电信号，单片机5
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1控制电子锁6的开启；同时，单片机5
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1将电子锁开启的信号发送给光敏传感器3，光敏传感器3将自动感知环境中的暗亮程度，并将暗亮程度传送至单片机5
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1中，通过单片机5
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1来控制照明灯1的开闭。
26.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。上述实施例和说明书中描述仅是本实用新型的优选例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。