一种基于压电效应发电的坐垫的制作方法

本实用新型涉及坐垫技术领域，具体为一种基于压电效应发电的坐垫。

背景技术：

压电效应原理：某些电介质在沿一定方向受外力作用而变形时，内部产生极化的同时，在晶体的两个相对的表面上出现正负电荷，此现象称为压电效应。压电效应分为正压电效应和逆压电效应。所谓正压电效应是指晶体因机械应力的作用而使其介质化，并使其表面荷电的效应。反之，当在晶体外部施加电场时，受电场影响的晶体会产生机械形变，称为逆压电效应。

在能源短缺的今天，人们的节能减排意识逐渐提高，节能减排越来越得到重视。我们身边有很多被忽略的能量在浪费，若是我们将这些被忽略的能量利用起来，实现能量的循环再利用。压电发电是一种能量回收技术，利用技术制作的能量回收系统具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染和易于实现小型化和集成化等优点，并因能够满足低耗能产品的电能需求而成为目前研究的热点之一。由于利用压电材料来发电的作品较少，基于这样的思考，我们利用人坐在椅子上时被忽略的的机械能挤压压电材料发电，将这被忽略的机械能转化为电能储存收集起来，这样我们就可以少用电，可以大大减少一些能量的浪费，进一步来实现节能减排。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于压电效应发电的坐垫，可应用于所有家庭、工厂、娱乐场所等，只要是有椅子的地方或者说只要是可以坐的平坦的地方都可以得到应用，具有很大的实用性；并且从节能性、经济性、可行性、实用性角度上都有很大的推广前景，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于压电效应发电的坐垫，包括坐垫护垫、压电材料和棉布垫面，所述坐垫护垫的上表面开设凹槽，凹槽与所述的压电材料相匹配，压电材料嵌合安装于凹槽内；坐垫护垫一端的侧壁上设置有USB供电口、电量显示屏、供电开关、锂电池和集成控制电路；所述棉布垫面盖装于坐垫护垫上；

所述集成控制电路内含有整流滤波电路、DC-DC转换电路和充电管理电路，其中，整流滤波电路包括串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4和电容C，所述串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的脚A、脚B接输入电压Ui，串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的输出端接输出电压Uo，电容C的正极接串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的输出端电路接口，电容C的负极接地；

所述DC-DC转换电路包括电源接入端子P201、电阻L201、稳压二极管 D201、升压芯片U201、电容C201、C202和电源输出端子P202，所述电源接入端子P201的脚1串接电阻L201、稳压二极管D201后，接电源输出端子 P202的脚1，电源接入端子P201的脚2接电容C201的负极；所述升压芯片 U201的脚1接电源输出端子P202的脚2，升压芯片U201的脚2接电阻L201 的电路接口，升压芯片U201的脚3接稳压二极管D201的电路接口；所述电容C201的正极接电源接入端子P201的脚1电路接口，负极接地；所述电容 C202的正极接稳压二极管D201的电路接口，负极接升压芯片U201的脚1 电路接口；

所述充电管理电路包括直流输入接口P401、二极管D401、充电器U301、锂电池P402、电池保护芯片U302、电池保护板U303和直流输出接口P403，所述直流输入接口P401的脚1接二极管D401后，接电源VCC，直流输入接口P401的脚2接充电器U301的脚4电路接口；所述充电器U301的脚5接直流输出接口P403的脚1，充电器U301的脚6串接电阻R403和发光二极管 LED2后，接电源VCC，充电器U301的脚7串接电阻R402和发光二极管LED1 后，接电源VCC；所述锂电池P402的脚1接充电器U301的脚5电路接口，锂电池P402的脚2接地；所述电池保护芯片U302的脚1接电池保护板U303 的脚5，电池保护芯片U302的脚2接直流输出接口P403的脚2，电池保护芯片U302的脚3接电池保护板U303的脚4，电池保护芯片U302的脚5接电阻R404后，接充电器U301的脚5电路接口。

优选的，所述升压芯片U201的型号为E50D、充电器U301的型号为 TP4056，电池保护芯片U302的型号为DW01、电池保护板U303的型号为 8205A。

优选的，所述坐垫护垫为一种柔韧度高的橡胶构件。

优选的，所述USB供电口、电量显示屏、供电开关、锂电池均通过线路与集成控制电路连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本基于压电效应发电的坐垫，利用压电效应原理发电，产生的电可由锂电池储存，需要时可供给电子设备充电，节能环保。

2、本基于压电效应发电的坐垫，将被忽略的机械能转化为电能，电能经过集成控制电路处理储存起来利用，可以储存在锂电池7里以备后续应用，实现了能量的循环再利用。

3、本基于压电效应发电的坐垫，可以间接的解决移动式电子设备充电问题，通过USB供电口连接电子设备，能在停电的环境下可以做应急使用，节能、环保、新颖。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的压电材料装配图；

图3为本实用新型的整流滤波电路图；

图4为本实用新型的DC-DC转换电路图；

图5为本实用新型的充电管理电路图；

图6为本实用新型的电路工作原理图；

图7为本实用新型的压电材料发电原理图。

图中：1、坐垫护垫；101、凹槽；2、压电材料；3、棉布垫面；4、USB 供电口；5、电量显示屏；6、供电开关；7、锂电池；8、集成控制电路；9、整流滤波电路；10、DC-DC转换电路；11、充电管理电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种基于压电效应发电的坐垫，包括坐垫护垫1、压电材料2和棉布垫面3，坐垫护垫1的上表面开设凹槽101，凹槽101与压电材料 2相匹配，压电材料2嵌合安装于凹槽101内；坐垫护垫1一端的侧壁上设置有USB供电口4、电量显示屏5、供电开关6、锂电池7和集成控制电路8，且USB供电口4、电量显示屏5、供电开关6、锂电池7均通过线路与集成控制电路8连接；棉布垫面3盖装于坐垫护垫1上；由于坐垫护垫1为一种柔韧度高的橡胶构件，使的本坐垫耐用耐看，使用寿命长；

请参阅图3，集成控制电路8内含有整流滤波电路9、DC-DC转换电路 10和充电管理电路11，其中，整流滤波电路9包括串联二极管VD1、VD2、 VD3、VD4和电容C，串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的脚A、脚B接输入电压Ui，串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的输出端接输出电压Uo，电容C的正极接串联二极管VD1、VD2、VD3、VD4的输出端电路接口，电容C的负极接地；通过上述电路连接关系，将输入的电压经整流、滤波后输出；

请参阅图4，DC-DC转换电路10包括电源接入端子P201、电阻L201、稳压二极管D201、型号为E50D的升压芯片U201、电容C201、C202和电源输出端子P202，电源接入端子P201的脚1串接电阻L201、稳压二极管D201 后，接电源输出端子P202的脚1，电源接入端子P201的脚2接电容C201的负极；升压芯片U201的脚1接电源输出端子P202的脚2，升压芯片U201的脚2接电阻L201的电路接口，升压芯片U201的脚3接稳压二极管D201的电路接口；电容C201的正极接电源接入端子P201的脚1电路接口，负极接地；电容C202的正极接稳压二极管D201的电路接口，负极接升压芯片U201 的脚1电路接口；通过上述电路连接关系，将输入的直流低电压升压至所需的工作电压后输出；

请参阅图5-7，充电管理电路11包括直流输入接口P401、二极管D401、型号为TP4056的充电器U301、电池P402、型号为DW01的电池保护芯片 U302、型号为8205A的电池保护板U303和直流输出接口P403，直流输入接口P401的脚1接二极管D401后，接电源VCC，直流输入接口P401的脚2 接充电器U301的脚4电路接口；充电器U301的脚5接直流输出接口P403 的脚1，充电器U301的脚6串接电阻R403和发光二极管LED2后，接电源 VCC，充电器U301的脚7串接电阻R402和发光二极管LED1后，接电源VCC；电池P402的脚1接充电器U301的脚5电路接口，电池P402的脚2接地；电池保护芯片U302的脚1接电池保护板U303的脚5，电池保护芯片U302的脚2接直流输出接口P403的脚2，电池保护芯片U302的脚3接电池保护板 U303的脚4，电池保护芯片U302的脚5接电阻R404后，接充电器U301的脚5电路接口；通过上述电路连接关系，输入的电压经充电器U301管理对电池P402进行充放电，充电器U301输出的电压经电池保护芯片U302处理后，为连接的电子设备供电。

本基于压电效应发电的坐垫，利用压电效应原理发电，产生的电可由锂电池7储存，需要时可供给电子设备充电，节能环保；将被忽略的机械能转化为电能，电能经过集成控制电路8处理储存起来利用，可以储存在锂电池7 里以备后续应用，实现了能量的循环再利用；可以间接的解决移动式电子设备充电问题，通过USB供电口4连接电子设备，能在停电的环境下可以做应急使用，具有节能、环保、新颖的优点。

工作原理：人们坐在坐垫上时，不管是头部、手臂的运动，还是腿部的运动，臀部都会产生一个挤压坐垫的压力，我们将这种挤压坐垫的压力用来挤压坐垫里的压电材料2发电，发的电经过集成控制电路8处理，输送到锂电池7储存以备后续供手机充电或他用，储存的电量还可通过电量显示屏5 显示。

综上所述：本基于压电效应发电的坐垫，可应用于所有家庭、休息室等场所，不仅方便携带，而且男女老少皆适使用；从节能的量来看，具有很大的节能效益；并且从节能性、经济性、可行性、实用性角度上都有很大的推广前景，因而有效的解决了现有技术中的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。