一种基于脚底压力的自发电智能鞋垫的制作方法

1.本专利涉及清洁新型能源领域及物联网领域，尤其涉及智能穿戴领域。


背景技术：

2.随着移动互联网的发展，5g技术的普及使用，更多的移动电子设备丰富了人们的生活需求，移动电源是日常生活的必需品，所以一直需要更优秀的解决方案；本专利就是提供了一套优秀的随身移动电源的解决方案。
3.同时，物联网产业的发展，促使多种多样的有益于人们生活需求的智能穿戴产品的诞生，本专利在解决了随身移动电源，就解决了民众的随身穿戴产品的充电问题，给民众生活带来了极大的便利，同时可以给随身的智能化设备提供电源，给人们带来更智能化的体验。
4.本专利结合新型能源技术，物联网技术及互联互联网技术，创造的本专利，在5g网络技术的普及后，利用本专利生产的产品，其应用场景与人群将更为广泛。


技术实现要素：

5.本技术是基于压电陶瓷技术而创造的方便人们生活的智能鞋垫，提供了一种可以通过正常脚部行走或跑步运动时，设备自身就产生5v电压的电能并贮存于设备内部自己的锂电池中，同时通过usb接口与连线输出电力，解决了人们随身的5v电压电子设备充电需求。
6.为实现如上目的，本专利提供如下技术方案：本专利设备是一种基于压电陶瓷发电的智能鞋垫，设备包括鞋垫本体[图1]，鞋垫本体内部平铺有弹簧钢基片9，贴附于弹簧钢基片上的压电陶瓷发电片，承载本专利电子设备的pcb板11，pcb板上的设备有整流器14、稳压电容15、稳压管16、pcb板17与可充电电源《含电池保护模块电路》18相连，在弹簧钢基片9下方后半部分粘合连接有用于放置pcb板17并支撑人体重量的金属框架6，金属框架6高度在1cm以上，在金属框架6中空位置5可以容下pcb板17与可充电电源18等设备，鞋垫从内到外包裹硅胶材料7与柔绒性包裹材料8，整体鞋垫厚度不低于1.5cm，鞋垫的厚度可适当增加，以兼有人体内增高功能。方便电源及数据传输的电源输出usb接口《母口》3的连接线接口设鞋垫的中部内侧，同时可以再加装usb延长线，并连接放置到鞋体的任何部位；对于本专利中涉及的电子部件均做防水及绝缘处理。
[0007]
设备工作过程：当专利鞋垫正常置放于鞋子中，当人们正常穿着垫有本专利鞋垫的鞋子，在正常行走或跑跳时，鞋垫均会使本专利中的弹簧基片9产生一定程度的形变弯曲，从而引发压电陶瓷发电片12也产生形变，形变致使压电陶瓷发电片12产生交流电流，通过本专利中的整流模块14把交流转换成直流电流，将电能贮存到可充电电源《包括充放电保护板模块与电池》18中，以备电能的输出。
[0008]
鞋垫内含有整流模块，以便把压电陶瓷模块12产生的交流电转换为直流电，并通过稳压充电模块传输给可充电电源17，亦可通过usb接口3，扩容电池的存贮容量。
[0009]
鞋垫中后部有设置有承载人体体重的金属框架4，金属框架4中间放置pcb板17及可充电电源21、连接线等设备。
[0010]
对外输入电源的usb延长线的usb接口固定于左右鞋口的内侧顶端，靠近脚面一侧可使用柔性布料包裹并与鞋口制成一体，用柔性布料对脚面起到很好的保护使用，usb接口的固定位置不仅限于鞋口的外侧，以有益于客户方便使用为准。
[0011]
鞋垫中弹簧钢基片9的基本作用是固定承载于基板上的压电陶瓷发电片12，并保护压电陶瓷发电片12过于弯曲而折损；同时还可以对人体的整个脚体起到很强的机械性保护作用，尤其对脚底面起到了很强的机械性保护使用。
[0012]
鞋垫中的中后部位置固定有金属框架4，使鞋垫本体的厚度增加到了2cm
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4cm，因此本专利鞋垫兼具有了内增高的功能，使用本专利鞋垫后，使用人比未使用本专利时的身高会增高2cm-4cm。
附图说明
[0013]
(为便于说明鞋垫本体及其内部的结构，附图中的鞋垫高度以鞋垫体最厚的方式呈现，以便清楚呈现内部结构，在实际的应用中，鞋垫最厚部分的最小值大约1.5cm)
[0014]
图1为本专利鞋垫的主视图
[0015]
图2为本专利鞋垫的侧面透视图
[0016]
图3为本专利鞋垫的主要结构解剖图
[0017]
图4为本专利鞋垫的鞋垫体的包裹材料层次结构示意图
[0018]
图5为本专利鞋垫的鞋垫内弹簧钢基片与压电陶瓷的贴附状态示意图
[0019]
图6为本专利鞋垫的鞋垫内部模块放置位置示意图
[0020]
图7为本专利鞋垫内部电子元件的线路图
[0021]
图中：1鞋垫体上表面、2鞋垫体侧表面、3电源输出usb接口《母口》、4usb接头《母口》、5金属框架中间空腔、6金属框架、7硅胶包裹材料、8柔绒性包裹材料、9弹簧钢基片、10连接导线、11pcb板、12压电陶瓷发电片、13压电陶瓷发电模块、14稳压管、15电容器、16稳压管、17鞋垫内负载、18可充电电源《包括充放电保护板模块与电池》
[0022]
其中：13压电陶瓷发电模块：包括9弹簧钢基片、12压电陶瓷发电片
[0023]
11pcb板为印制电路板，上面承载焊接有14稳压管、15电容器、16稳压管、17鞋垫内负载、18可充电电源《包括充放电保护板模块与电池》
[0024]
3电源输出usb接口：优选为usb接口micro型《母口》或type-c接口《母口》
[0025]
4usb接头《公口》：优选为usb接口micro型《公口》或type-c接口《公口》
具体实施方式
[0026]
下面结合具体实施例，进一步阐述本专利，这些实施案例仅用于说明本专利而不是用于限制本专利的范围，此外应理解，在阅读了本专利讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附要得要求所限定的范围。
[0027]
实施案例：一个具体自动发电功能的鞋垫，本案例主要演示自动发电功能的实施过程：
[0028]
随便移动互联网、物联网及5g通讯技术的开发，人们生活中对移动电源的需要大增，如人们所使用的手机每天都要充电，使用频率高时，一天要充电两三次以上，现在人们生活用大部分使用电池来解决，充电宝也是一种解决随身电能需求的主要产品，但充电宝最大的特点是要不断的为其充电才能不断的使用。本案例自发电智能鞋垫展示了在人们正常穿戴时，只要正常的行走或跑跳，即可获取到足够的随身设备所需电能，亦可使用自身的usb接口手机等5v用电设备充电。
[0029]
如图5所示，本技术中弹簧钢基片9裁切为标准鞋垫的形状，用以作为鞋垫内部的支撑骨架，同时压电陶瓷发电片12贴附于弹簧钢基片9，贴附胶要选择绝缘性能高的强力胶，如705硅橡胶，从压电陶瓷发电片12的两个电流输出电极上引出两个电源导线连接于pcb板11上的整流器14，以保证正常输出产生的电流。
[0030]
对鞋垫上表面1相对的下底面内设置有一层弹簧钢基片9，上面并贴附有压电陶瓷发电片12，并且电流引出线与整流模块相连接，以保护电流正常输出。
[0031]
如图1所示，人们在正常使用本鞋垫时，正常行走或跑跳时，鞋垫上表面1会跟随脚体的运动而发生形变，从而引发内部的于弹簧钢基片9及压电陶瓷发电片12形变。
[0032]
压电陶瓷发电片12产生的电流一般为不规则交流电流，所以需要整流器14进行整流，并转换输出直流电，输出给电容器15暂存，在稳压管16的稳压功能的支持下，再输出给可充电电源18中的电池，以方便电源存贮。
[0033]
可充电电源18自身就包括了电池的充放电保护模块，保护模块具有保护电池过充，过放，过流，短路等保护功能，用以保护电池使用的安全，可充电电源18内含的电池建议使用聚合物锂电池，也可以使用其他可充电电池。
[0034]
当压电陶瓷发电模块13产生的电压大于4.2v时，可充电电源18就可以持续充电，直到充满，充满时，由于可充电电源18电池的保护模块，所以不用担心过充问题。
[0035]
金属框架6与弹簧钢基片9使用电焊接技术将两者固定连接在一起，或使用螺丝与螺母固定在一起，金属框架6内的空腔5部分可粘合固定放置pcb板11，pcb板11上所承载的所有电子元件对外均做绝缘防水处理，如使用705硅橡胶。
[0036]
pcb板11上可承载的一些智能化的传感器及智能模块，以便扩充更智能化的应用功能。
[0037]
关于从鞋垫到鞋口usb延长线与：一端与usb接头《母口》4连接，另一端处于鞋口位置的usb接口《母口》，以方便外部用电设备接口充电，延长线上长度为10cm-20cm为宜，延长线的另一端是长方usb《母口》。
[0038]
电源输出usb接口3使用焊接技术固定在金属框架6上，位置在鞋垫体侧表面2的内侧，鞋垫体的中后部。
[0039]
外部5v用电设备在需要充电时，直接用标准的usb连接线连接插入鞋口处的usb接口《母口》即可，延长线上的另一端即是usb延长线接头4，usb延长接头4与位于鞋垫侧表面2电源输出usb接口3相连接。
[0040]
鞋垫的包裹材料：从鞋垫外层到里层的包裹材料依次是柔绒性包裹材料8、硅胶包裹材料7，再向里面就是附有压电陶瓷发电片12的弹簧钢基片9，其中硅胶包裹材料有两个作用，一个是在脚部运动时，可以给人体脚部各部分弹性运动缓冲，第二个作用是给包裹基本的电子设备防水与绝缘的保护功能。