[发明专利]用于将用户的移动转换为电压的设备

说明书

一种用于将用户的移动转换为电压的设备(10)，包括：颈绳(20)、压电传感器(30)以及印刷电路板(40)。颈绳被耦合到压电传感器并且在使用中提供在第一方向中作用在压电传感器上的拉力。印刷电路板电地且机械地被耦合到压电传感器。印刷电路板的重量在使用中引起重力，以在不同于第一方向的第二方向中作用在压电传感器上，使得佩戴颈绳的用户(5)的移动引起压电传感器的形状的变化，所述压电传感器响应于所述形状的所述变化而生成电压。所述电压可以被用作针对被安装在PCB上的电学部件(41)的电源，或者可以被用作针对诸如处理器(41)或加速度计的电学部件的唤醒信号。

技术领域

本发明涉及一种将用户的移动转换为电压的设备。

背景技术

将用户的移动转换为电压的设备可以被用于能量收获。能量收获是这样一种过程，即通过所述过程从外部源导出能量并将能量转换为电能。外部源的范例是移动的人的运动能量。压电材料具有将机械应变能量变换为电荷分布的能力，并且被用于将来自人体的运动转换为电能。例如，Nathan S.Shenck和Joseph A.Paradiso所著的“EnergyScavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics”(MIT Media Laboratory，ResponsiveEnvironments Group，http://www.rst2.edu/njheps/resources/energy_scavenging.pdf)公开了利用安装在鞋上的压电材料来进行能量收集。

EP 2549228公开了一种利用空气压力传感器来增强高度变化的可检测性的方法和一种用于确定高度变化的传感器单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种备选可佩戴设备，所述备选可佩戴设备将佩戴所述设备的用户的移动转换为电压。

所述设备的目的是利用根据权利要求1所述的设备来实现的。颈绳(neck cord)允许用户将所述设备围绕其颈部佩戴。所述用户的移动(诸如步行)将在压电传感器上引起波动的拉力。印刷电路板的重量也引起重力，以作用在压电传感器上。所述拉力和所述重力作用在所述压电传感器的不同部分或位置上并且在不同方向上，从而引起波动的应变。当外力使所述压电传感器产生机械应变时，在其材料中的极化单元格(cell)移位，并且在材料的晶格中以规则的样式对齐。结果，离散的偶极子效应积累，从而导致静电电势或电压。

在实施例中，所述压电传感器被整形为矩形元件。所述矩形元件由于在不同方向上作用在其上的拉力和重力而弯曲。通过所述颈绳传递的拉力可以作用在矩形形状的元件的端部部分上，而由PCB的质量引起的重力作用在中间部分上。在另外的实施例中，拉力作用在中间部分上并且重力作用在元件的端部部分上。在该实施例中，PCB被耦合到所述端部部分，并且颈绳被耦合到所述矩形元件的中间部分。在两者实施例中，所述用户的移动将在所述压电传感器上引起波动的应变，使得所述用户的移动被转换成电压。

所述压电传感器可以包括多个矩形元件，所述多个矩形元件中的每个被耦合到与之前的实施例中所描述的类似的颈绳和PCB。矩形形状的元件中的每个将响应于用户的移动而提供电压，从而实现运动能量到电能的增强的能量转换。

为了舒适，所述设备应当相对平坦，当被佩戴为垂饰时不突起太多。因此，在实施例中，所述PCB被定位在与所述颈绳相同的平面中，所述平面垂直于弯曲面，其中，拉力和重力令矩形形状的元件弯曲。

根据本发明的另外的方面，提供了一种用于监测用户的设备。该设备包括用于将用户的移动转换成电压的设备。运动能量被转换为电能，使得压电传感器可以被用作电学部件的电源。可以例如利用电容来对由所述压电传感器生成的电压进行滤波和缓冲，并且经滤波和缓冲的电压可以被用作电压源。