一種節(jié)能自充電型gps定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及GPS定位系統(tǒng)，具體是一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]GPS (Global Posit1ning System ,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))是近年來興起的通訊技術(shù)，其具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如為人體、汽車、船舶及飛機等運動物體進(jìn)行定位或者導(dǎo)航；也為各不同等級的地質(zhì)探測提供高精度的測量保證。隨著GPS定位技術(shù)逐漸成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，但在超低功耗電子技術(shù)和大容量小體積電池出現(xiàn)之前，其應(yīng)用始終受制于電能的持續(xù)供給問題。
[0003]發(fā)明人針對GPS定位系統(tǒng)電池續(xù)航能力弱的問題，提出了一種既能為GPS定位系統(tǒng)電池補充電能，又能控制GPS定位系統(tǒng)智能開關(guān)機，在需要時開機，不需要時關(guān)機。如應(yīng)用在人體定位系統(tǒng)時，當(dāng)人體運動時開機，人體靜止時實現(xiàn)自動關(guān)機的新型節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，從能量補充和能量消耗智能控制兩方面入手，實現(xiàn)電池長時間續(xù)航的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人研究結(jié)果表明，GPS定位系統(tǒng)電池續(xù)航能力弱，不僅和電池本身容量有限有關(guān)，還與GPS持續(xù)開機耗電有關(guān)，而在日常使用中GPS并非要求時時處于開機狀態(tài)，只要在有需要的時候開機即可，那么針對GPS定位系統(tǒng)在使用中的這個特點，發(fā)明人提出了一種既能自助補充電能又能控制GPS定位系統(tǒng)智能開關(guān)機的一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，以解決目前GPS定位系統(tǒng)因電池續(xù)航問題而無法廣泛應(yīng)用的問題。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，包括GPS定位器、可充電電池、壓電發(fā)電裝置、太陽能電池和電路板；電路板上集成有電能收集與管理電路和智能開關(guān)機控制電路；電能收集與管理電路集成有電能收集端口和電能輸出端口，電能收集端口通過導(dǎo)線分別與壓電發(fā)電裝置和太陽能電池相連，電能輸出端口通過導(dǎo)線與可充電電池相連；智能開關(guān)機控制電路集成有電源輸入端口、振動信號采集端口、電源輸出端口和開關(guān)機控制信號輸出端口，電源輸入端口通過導(dǎo)線與可充電電池相連，振動信號采集端口與壓電發(fā)電裝置通過導(dǎo)線相連，電源輸出端口通過導(dǎo)線與GPS定位器的電源輸入端口相連，開關(guān)機控制信號輸出端口通過導(dǎo)線與GPS定位器上的開關(guān)機輸入端口相連。
[0006]所述電能收集與管理電路和智能開關(guān)機控制電路為現(xiàn)有技術(shù)。
[0007]所述GPS定位器為現(xiàn)有技術(shù)，其包括S頂卡、GPS定位天線、GPS和GSM/GPRS接收通訊模塊、調(diào)制解調(diào)模塊及終端手機通訊數(shù)據(jù)接收、發(fā)送模塊和自動開關(guān)機輸入端，GPS定位系統(tǒng)通過智能開關(guān)機控制電路供電。
[0008]所述壓電發(fā)電裝置包括壓電發(fā)電片和支承座。壓電發(fā)電片是由彈性金屬基板和壓電材料粘結(jié)而成，在彈性金屬基板的單面或雙面粘有壓電材料，其形狀可以是圓形、矩形、梯形或者三角形，其在支承座內(nèi)采用懸臂支承或者周邊簡支支承，其厚度為0.05mm?5mm。
[0009]所述壓電發(fā)電片可以是I片也可以是多片置于支承座內(nèi)，當(dāng)有外力作用時，壓電發(fā)電片發(fā)生彎曲變形；當(dāng)外力撤掉時，壓電發(fā)電片恢復(fù)至變形前的位置，壓電發(fā)電裝置一次發(fā)電周期結(jié)束。
[0010]所述太陽能電池是單/多晶硅或柔性薄膜材質(zhì)。
[0011]所述壓電發(fā)電裝置和太陽能電池產(chǎn)生的電能經(jīng)過電能收集與管理電路處理后為可充電電池補充電能；所述壓電發(fā)電裝置還具有采集振動信號的功能，該信號由電路板上的智能開關(guān)機控制電路處理后控制GPS定位器開機或者關(guān)機。
[0012]本發(fā)明節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)的節(jié)能方法為:首先利用壓電發(fā)電裝置和太陽能電池將環(huán)境中的機械能和光能轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)電能收集與管理電路處理后為可充電電池充電，補充能量；其次利用壓電發(fā)電裝置可以將機械振動信號轉(zhuǎn)換成電信號的能力，再通過智能開關(guān)機控制電路將該電信號處理后，可以在無外部供電的情況下控制GPS定位器自動開機或者關(guān)機，解決了 GPS定位器適時開關(guān)機的問題，從而降低能耗。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:既收集動能和太陽能為GPS定位系統(tǒng)的供電電池補充電能，又能通過智能控制其開關(guān)機的方法實現(xiàn)節(jié)能，既開源又節(jié)流，可以有效降低能耗，提高GPS定位器的電池續(xù)航能力，提高了 GPS定位系統(tǒng)中電池的使用壽命，基本實現(xiàn)終身免維護(hù)的目的，本發(fā)明適合多種工作環(huán)境如人體定位、車載定位等，且結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的總體架構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明壓電發(fā)電裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明GPS定位系統(tǒng)安裝在鞋子內(nèi)部成為定位鞋的實例。
[0015]圖中:1.GPS定位器2.壓電發(fā)電裝置 2-1.彈性保護(hù)體 2_2.壓電發(fā)電片2-3.支承座 3.太陽能電池4.可充電電池 5.電路板5-1.電能收集與管理電路5-2.智能開關(guān)機控制電路6.導(dǎo)線。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的說明，但不是對本發(fā)明的限定。
[0017]參照圖1，本發(fā)明一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，其包括GPS定位器1、壓電發(fā)電裝置2、太陽能電池3、可充電電池4和電路板5。
[0018]電路板5上集成有電能收集與管理電路5-1和智能開關(guān)機控制電路5-2 ;電能收集與管理電路5-1的電能收集端口通過導(dǎo)線6分別與壓電發(fā)電裝置2和太陽能電池3相連，電能收集與管理電路5-1的電能輸出端口通過導(dǎo)線6與可充電電池4相連；智能開關(guān)機控制電路5-2的振動信號采集端口與壓電發(fā)電裝置2通過導(dǎo)線6相連，智能開關(guān)機控制電路5-2的電源輸入端口與可充電電池4通過導(dǎo)線6相連,智能開關(guān)機控制電路5-2的電源輸出端口與GPS定位器I上的電源輸入端通過導(dǎo)線6相連,智能開關(guān)機控制電路5-2的開關(guān)機控制信號輸出端口與GPS定位器I上的開關(guān)機輸入端口通過導(dǎo)線6相連。
[0019]壓電發(fā)電裝置2和太陽能電池3將環(huán)境中的機械能和光能轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)電路板5上的電能收集與管理電路5-1處理后為可充電電池4充電，補充能量；利用壓電發(fā)電裝置2將機械振動信號轉(zhuǎn)換成電信號的能力，再通過電路板5上的智能開關(guān)機控制電路5-2將該電信號處理后，可以在無外部供電的情況下控制GPS定位器I自動開機或者關(guān)機；GPS定位器I可以向終端設(shè)備發(fā)送信號，用以確定目標(biāo)具體位置。
[0020]參照圖2，壓電發(fā)電裝置2包括彈性保護(hù)體2-1、壓電發(fā)電片2-2和支承座2_3，壓電發(fā)電片2-2以周邊簡支支承的方式置于支承座2-3的梯形槽支承面上，壓電發(fā)電片2-2的變形量受支承座2-3內(nèi)的凸臺限制以避免壓電發(fā)電片損壞，壓電發(fā)電片2-2用導(dǎo)線6與電路板5上的電能收集與管理電路相連，彈性保護(hù)體2-1與支承座2-3用膠水固定連接。
[0021]壓電發(fā)電片2-2是由彈性金屬基板和壓電材料粘結(jié)而成，可在彈性金屬基板的單面或雙面粘有壓電材料，其形狀是圓形，其在支承座內(nèi)采用周邊簡支支承，其厚度在0.05mm ?5mm 之間。
[0022]壓電發(fā)電片2-2可以是I片也可以是多片置于支承單元內(nèi)，當(dāng)有外力作用時，壓電發(fā)電片2-2發(fā)生彎曲變形；當(dāng)外力撤掉時，壓電發(fā)電片2-2恢復(fù)至變形前的位置，壓電發(fā)電裝置一次發(fā)電周期結(jié)束。
[0023]參照圖3，壓電發(fā)電片2-2的形狀為矩形，一端固定在支承座2-3上，采用懸臂支承方式，其厚度在0.05mm?5mm之間，當(dāng)有外力作用時，壓電發(fā)電片2-2的自由端產(chǎn)生彎曲變形發(fā)電，壓電發(fā)電片2-2用導(dǎo)線6與電路板5上的電能收集與管理電路相連。
[0024]參照圖4，將本發(fā)明的自充電型GPS定位系統(tǒng)安裝在鞋子內(nèi)部成為定位鞋的實例。其工作原理是:當(dāng)穿著行走時，后腳跟著地用力，力作用在彈性保護(hù)體2-1上，減緩對壓電發(fā)電片2-2的沖擊，同時彈性保護(hù)體2-1與壓電發(fā)電片2-2接觸并使壓電發(fā)電片2-2產(chǎn)生變形發(fā)電，當(dāng)變形一定程度后，受支承座2-3內(nèi)的凸臺限制以保護(hù)壓電發(fā)電片，壓電發(fā)電片2-2產(chǎn)生電能經(jīng)電路板4上的電能收集與管理電路5-1和智能開關(guān)機電路5-2處理后分別為可充電電池4充電和為GPS定位器I提供開關(guān)機控制信號，實現(xiàn)GPS定位器I適時自動開關(guān)機，置于鞋面上的太陽能電池3隨著光的照射輸出電能，所產(chǎn)生的電能經(jīng)電路板4上的電能收集與管理電路5-1處理后為可充電電池4充電。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的特征和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，包括GPS定位器，其特征在于:還包括可充電電池、壓電發(fā)電裝置、太陽能電池和電路板；電路板上集成有電能收集與管理電路和智能開關(guān)機控制電路；電能收集與管理電路集成有電能收集端口和電能輸出端口，電能收集端口通過導(dǎo)線分別與壓電發(fā)電裝置和太陽能電池相連，電能輸出端口通過導(dǎo)線與可充電電池相連；智能開關(guān)機控制電路集成有電源輸入端口、振動信號采集端口、電源輸出端口和開關(guān)機控制信號輸出端口，電源輸入端口通過導(dǎo)線與可充電電池相連，振動信號采集端口與壓電發(fā)電裝置通過導(dǎo)線相連，電源輸出端口通過導(dǎo)線與GPS定位器的電源輸入端口相連，開關(guān)機控制信號輸出端口通過導(dǎo)線與GPS定位器上的開關(guān)機輸入端口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，其特征在于:所述壓電發(fā)電裝置包括壓電發(fā)電片和支承座。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，其特征在于:所述壓電發(fā)電片是由彈性金屬基板和壓電材料粘結(jié)而成，在彈性金屬基板單面或雙面粘有壓電材料，其形狀為圓形、矩形、梯形或者三角形，其在支承座內(nèi)采用懸臂支承或者周邊簡支支承，其厚度為 0.05mm ?5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS定位器包括S頂卡、GPS定位天線、GPS和GSM/GPRS接收通訊模塊、調(diào)制解調(diào)模塊及終端手機通訊數(shù)據(jù)接收、發(fā)送模塊和自動開關(guān)機輸入端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能電池是單/多晶硅或柔性薄膜材質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種節(jié)能自充電型GPS定位系統(tǒng)，包括GPS定位器、可充電電池、壓電發(fā)電裝置、太陽能電池和電路板；電路板上集成有電能收集與管理電路和智能開關(guān)機控制電路；電能收集與管理電路的電能收集端口與壓電發(fā)電裝置和太陽能電池、其輸出端口與可充電電池均通過導(dǎo)線相連；智能開關(guān)機控制電路的電源輸入端口與可充電電池、其振動信號采集端口與壓電發(fā)電裝置、其電源輸出端口與GPS定位器電源輸入端口、其開關(guān)機控制信號輸出端口與GPS定位器上的開關(guān)機輸入端口均通過導(dǎo)線相連。本發(fā)明的優(yōu)點是通過收集動能和太陽能為GPS定位系統(tǒng)的電池補充電能，又能通過智能控制其開關(guān)機的方法實現(xiàn)節(jié)能，既開源又節(jié)流，極大的提高了GPS定位系統(tǒng)中電池的使用壽命。
【IPC分類】G01S19/42, H02J7/00, H02N2/18
【公開號】CN105022076
【申請?zhí)枴緾N201410183564
【發(fā)明人】閆世偉, 齊姍姍
【申請人】閆世偉
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年5月4日