一种自供电主动式电容笔及其使用方法

1.本发明属于电容笔自充电技术领域，具体涉及一种自供电主动式电容笔及其使用方法。


背景技术：

2.随着清洁能源的研究越来越受到人们的关注，基于压电效应的压电振动能量采集器，以其使用寿命长，无污染，结构简单等优点，成为新能源领域的一个研究热点。然而关于压电效应原理的成品不是太多，本发明基于正压电效应，利用压电发电方式为主动式电容笔供电。
3.电容笔分为被动式和主动式两种，被动电容笔就是普通的导电材料，它是没有电池也不需要充电的，主动式电容笔内置芯片，多用于在平板等移动设备上写字，画画，做笔记等，但是电容笔需要频繁充电，给使用者造成了很多麻烦。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种自供电主动式电容笔及其使用方法，本技术结构简单，操作方便，能够实现电容笔的自充电。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种自供电主动式电容笔，包括壳体，以及分别设置于壳体两端的电容笔固定结构和发电存储机构；
7.所述发电存储机构包括依次连接的蓄电池、电源管理模块、固定板、压电转换器和与压电转换器连接的质量球；
8.所述质量球通过摆线设置于壳体外部。
9.进一步的，所述压电转换器包括呈折线段设置的弹簧钢片和贴合设置于弹簧钢片表面的压电陶瓷。
10.进一步的，所述弹簧钢片为多个呈折线段一体式连接的直板状薄片结构。
11.进一步的，所述弹簧钢片与壳体的内壁间隔设置，且弹簧钢片尾部与壳体的尾部内壁间隔设置。
12.进一步的，所述弹簧钢片的极限长度小于固定板与壳体的尾部内壁的间距。
13.进一步的，所述质量球的质量为：
14.mmax＝
△
x*k/0.8；
15.mmin＝
△
x*k/22.7；
16.其中，mmax为质量球的最大质量，mmin为质量球的最小质量，
△
x为弹簧钢片的最大形变长度，k为弹簧钢片的弹性系数。
17.进一步的，所述壳体侧壁或尾部设置有通孔，所述通过贯穿设置有摆线，所述摆线活动设置于通孔内。
18.进一步的，所述质量球采用包裹有橡胶的金属球。
19.进一步的，所述固定板固定设置于壳体的内壁，且通过导线连接电源管理模块。
20.一种自供电主动式电容笔的使用方法，包括以下步骤：
21.s1：甩动壳体带动质量球摆动，此时质量球通过摆线带动压电转换器沿壳体轴向产生形变；
22.s2：压电转换器产生形变和震动后，将机械能转化为电能，并将电能依次传导至固定板、电源管理模块和蓄电池，完成自充电。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
24.本发明提供一种自供电主动式电容笔及其使用方法，包括壳体，以及分别设置于壳体两端的电容笔固定结构和发电存储机构；所述发电存储机构包括依次连接的蓄电池、电源管理模块、固定板、压电转换器和与压电转换器连接的质量球；所述质量球通过摆线设置于壳体外部；本技术结构简单，操作方便，用户在使用电容笔时，仅需甩动电容笔，带动质量球摆动，使得压电转换器产生形变，进而将机械能转换为电能，实现电容笔的自充电过程，能够大大提高电容笔的便捷性，使其使用更加方便高效。
附图说明
25.图1为本发明一种自供电主动式电容笔结构示意图；
26.图2为本发明压电转换器的结构示意图。
27.图中：1、电容笔固定结构；2、蓄电池；3、电源管理模块；4、导线；5、固定板；6、压电转换器；7、通孔；8、摆线；9、质量球；10、外壳；61、压电陶瓷；62、弹簧钢板。
具体实施方式
28.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
29.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。
30.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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.本发明提供一种自供电主动式电容笔，如图1所示，包括壳体10，以及分别设置于壳体10两端的电容笔固定结构1和发电存储机构；
32.所述发电存储机构包括依次连接的蓄电池2、电源管理模块3、固定板5、压电转换器6和与压电转换器6连接的质量球9；
33.所述质量球9通过摆线8设置于壳体10外部。
34.需要说明的是，所述电源管理模块3采用ltc3588-1能量采集器，集成整流器，滤波电路以及降压稳压电路，能够将压电转换器产生的不稳定的交流电转换为稳定的直流电，储存在蓄电池中供主动式电容笔使用，这样电容笔可以再使用的时候不断为蓄电池充电，免去了电容笔充电时间，提高了使用者的工作效率。
35.优选的，如图2所示，所述压电转换器6包括呈折线段设置的弹簧钢片62和贴合设置于弹簧钢片62表面的压电陶瓷61，具体的，所述压电陶瓷61采用锆钛酸铅pzt材料；进一步的，所述弹簧钢片62为多个呈折线段一体式连接的直板状薄片结构。
36.优选的，所述弹簧钢片62与壳体10的内壁间隔设置，且弹簧钢片62尾部与壳体10的尾部内壁间隔设置；需要说明的是，间隔设置能够防止弹簧钢片62与壳体10产生相对摩擦，进而造成结构损伤，以及摩擦力减小防止弹簧钢片62的形变，进而降低电能的转换率；再进一步的，所述弹簧钢片62的极限长度小于固定板5与壳体10的尾部内壁的间距，防止在使用过程对，由于弹簧钢片62过长，造成对壳体10的尾部内壁造成损坏，同时，防止壳体10的尾部内壁阻碍弹簧钢片62的形变过程。
37.优选的，所述质量球9的质量为：所述质量球9的质量为：
38.mmax＝
△
x*k/0.8；
39.mmin＝
△
x*k/22.7；
40.其中，mmax为质量球9的最大质量，mmin为质量球9的最小质量，
△
x为弹簧钢片62的最大形变长度，k为弹簧钢片62的弹性系数。需要说明的是，其中,0.8为人体甩动电容笔的平均最小力矩为0.16m，平均最小角加速度为5rad/s2，因此其最小线加速度为0.8m/s2；22.7为人体甩动电容笔的平均最长力矩为0.0.91m，平均最大角加速度为25rad/s2，因此其最大线加速度为22.75m/s2；
41.质量球9的拉力为线加速度与质量的积，线加速度为角加速度与力矩之积，弹簧钢片62的弹性系数为拉力与形变长度的比值，因此基于上述公式，可以得到质量球9的最大质量和最小质量。
42.优选的，所述壳体10侧壁或尾部设置有通孔，所述通过贯穿设置有摆线8，所述摆线8活动设置于通孔内；进一步的，所述质量球9采用包裹有橡胶的金属球，防止在摆动或甩动过程中对用户或壳体10产生危险或损坏。
43.优选的，所述固定板5固定设置于壳体10的内壁，且通过导线4连接电源管理模块3。
44.本发明提供一种自供电主动式电容笔的使用方法，包括以下步骤：
45.s1：甩动壳体10带动质量球9摆动，此时质量球9通过摆线8带动压电转换器6沿壳体10轴向产生形变；
46.s2：压电转换器6产生形变和震动后，将机械能转化为电能，并将电能依次传导至固定板5、电源管理模块3和蓄电池2，完成自充电。
47.最后应说明的是：以上各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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案的
范围。