小容量电池替代技术

小容量电池替代技术 小容量电池替代技术 －－机械能转换电能 东北大学 胡金勇 李大恩 王泽廷 指导教师：陈述平 王明顺 东北大学 小容量电池替代技术 作品样例 • 绿色能源音乐门铃 • 绿色能源计算器 东北大学 小容量电池替代技术 小容量电池替代技术 首先请关注我们的 环境！ 东北大学 小容量电池替代技术 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 目的 我们赖以生存的环境在不经意间正遭到破 坏！生活中看似习以为常的东西，看似给我们 带来方便的东西，其实正在慢慢侵蚀着我们的 生存家园！在我们的生活中，电池几乎无处不 在，就是这个再普通不过的东西，却极大的污 染了我们的环境！ 东北大学 小容量电池替代技术 废旧电池的危害 一节一号含汞废旧电池可使一平方米 土地丧失农业利用价值。一粒纽扣电池可 使六百吨水受到污染，尤其是食用被汞污 染的水产品，易产生甲基汞中毒、头晕、 神经错乱、四肢麻木、记忆力减退、胎儿 畸形等恶果，甚至导致人畜死亡。对自然 环境威胁最大的五种物质，电池里就包含 了汞、镉、铅三种。 东北大学 小容量电池替代技术 我国电池的使用情况 我国是电池消耗大国，2001年我国电 池的产销量是140亿节，约占世界电池总量 的1／3。如果大家都不在意电池给我们带 来的污染，我们的生存空间将会受到极大 的威胁。 东北大学 小容量电池替代技术 目前，各个国家都意识到了电池的危 害，开始通过各种方式来改变这种现状， 无汞电池、燃料电池和光电池渐渐替代了 含汞电池。 我们有感于这种现状，希望通过我们现 有的知识，通过我们的努力，为环境保护 贡献自己的微薄之力。 东北大学 小容量电池替代技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的提出 如何才能代替电池呢？电能可以由机械 能转换。通过手持设备的使用者产生动力而 得到的机械能，是取之于人用之于人的绿色 能源。小型的直流发电机无疑是一个不错的 选择，我们的方案就是基于这样一种思想， 通过电机发电来为系统工作供电。我们制作 了绿色能源音乐门铃和绿色能源计算器两个 样例。这两个样例的设计充分反映了本方案 的环保理念。 东北大学 小容量电池替代技术 功能介绍 一.绿色能源音乐门铃 本音乐门铃通过按门铃时的机械能驱动直流电 机发电，为整个系统提供电能。采用T I（德州仪 器）公司的MSP430微功耗单片机，使机械能产生 的有限量的电能完全有能力驱动整个系统的工作。 单片机通过编程产生音乐，完成门铃的功能。 在使用的时候，旋转门铃的旋钮，驱动电机发 电，这些电能被保存于电容中为系统后面的工作提 供持续供电。当产生的电能使用完后，再次旋转转 轴即可再次工作。 东北大学 小容量电池替代技术 原理介绍 • 自行设计的绿色能源音乐门铃 机械能转换为音乐的原理框图： 直流电机 整流电路 储能保护电路 单片机电路 发声元件 东北大学 小容量电池替代技术 程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图： 开始 系统初始化 读取音名 终止符 取计数个数（即 频率）和节拍（即 延时） 压电陶瓷发声 读取乐谱 延时到时 Y N 压电陶瓷禁音 再次播放 Y N 东北大学 小容量电池替代技术 选择电机实验数据 （1）发电机的比较 通过相同条件下的测试，得出的数据为： 发电机型号 最大电流 （mA) 平均电流 （mA) 最大电压 （V) 平均电压 （V） PC-280SB- 09550PB 0.08 0.05 7 3.6 E52382-DPC 0.15 0.10 7 5.5 RF-370C- 15370 0.05 0.04 4 3.0 PC-280SB- 18150P 0.02 0.015 2 1.6 FF-050SK- 11170 0.05 0.04 4 3.5 PC-130SF- 09480 0.04 0.03 3 2.5 东北大学 小容量电池替代技术 • 根据以上的测试数据，我们选择了 凯盛公司的电机 PC-280SB-09550PB。 • 此电机基本达到了我们的实际需 要。 东北大学 小容量电池替代技术 （2）绿色能源音乐门铃的测试数据 以下的测试数据在室温20 oC的环境下 测量，当电压下降到1.2伏时，门铃的声音 已基本听不到，当电压持续下降到0.7伏 时，此时升高电压门铃可再次工作。 东北大学 小容量电池替代技术 实验数据： 由以上数据可见，转动五下电机基本就可以满 足用户的需要。 实验次数 转动次数 持续时间 第一次 5 25 S 第二次 5 24 S 第三次 5 27 S 第四次 3 22 S 第五次 3 18 S 第六次 3 20 S 东北大学 小容量电池替代技术 性价比分析 经计算，我们的门铃批量生产的价格大约为 15元以下。虽然成本高于普通门铃一倍，但考虑 到普通门铃在长期的使用过程中需要花费购买电 池的费用，因此，我们的门铃降低了消费者的资 金投入。 而且，我们的门铃降低了环境污染，因此节 约了环境污染后再治理的资金。 因此，我们的门铃性价比较高，经济效益可 观，环保意义重大。 东北大学 小容量电池替代技术 二.绿色能源计算器 本计算器对常规计算器的供电部分进行了改造， 用电机对计算器供电，计算部分保留了常规计算器 的计算部件。使用时先旋转直流电机的转轴，直流 电机的供电可用于计算器的计算。 根据实际测试，此绿色能源计算器完全可达到用 户的实际需要。 东北大学 小容量电池替代技术 • 绿色能源计算器 原理图： 计算器 直流发电机 C 大电容 二极管 东北大学 小容量电池替代技术 绿色能源计算器的测试数据 本数据是在室温大约20 o C的环境下测 量的。经实际的测量，我们选择了两个 3300uF(6.3V)的电容。当电压下降到2.3伏 时，计算器显示屏变模糊。计算器进行运 算时，电流为0.03 mA。 东北大学 小容量电池替代技术 实验数据： 根据以上的测试数据可见，本样例完全可以满足 实际运算的需要 实验次数 转动次数 测试模式 持续时间 第一次 3 无运算，显示 “99999999“ 5分10秒 第二次 3 一直运算 1分5秒 第三次 3 一直运算 1分10秒 第四次 5 一直运算 1分30秒 第五次 5 一直运算 1分20秒 东北大学 小容量电池替代技术 结论 由以上两个实例可以看出，对两类不同的 手动电器的功耗情况，采用不同的方法。 1.当电器功耗大于所选的电机产生的电能时， 重新设计整个电器； 2.当电器功耗不大于所选的电机产生的电能 时，选用电机及较少的元器件就可改造 这个设备。这在实践中是可行的。 东北大学 小容量电池替代技术 谢谢大家！ 东北大学 小容量电池替代技术 • 参考文献 1. 魏小龙 . MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例. 北京：北 京航空航天大学出版社, 2002. 2. 胡大可. MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机. 北京航空 航天大学出版社. 3. 王文辉刘淑英. 电路与电子学. 电子工业出版社. 4. http://www.lierda.com 北京利尔达电子有限公司网站 东北大学 小容量电池替代技术 (1)数据部分 ①单片机的电流电压：电压 : 1.8V~3.6V ，电流 : 400uA ; ②普通门铃的电流电压：电压 : 3V ，电流：160mA ; ③我们的计算器的电流电压：电压 3V,电流 0.04mA ; ④我们见过的耗能最低的计算器的电流电压：电压 1.5V,电流0.0013mA; ⑤普通5号电池寿命计算： 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 5号电池的使用一般是500mA*时，每次使用 6S，每天按动3次，则 (500mA*3600S)/(160mA*6S*3)=625(天）≈2 （年） ——理论值 实际上，电池由于自然放电，其使用寿命只有1年，这样我们的门铃大约四 年可回收成本。 ⑥我们的门铃的价格计算：单片机—7元；直流电机—2元；电阻、电容、二 极管—2元；外壳—1元；人力—2元。 东北大学 小容量电池替代技术 （2）问题汇总 ①问：门铃一般都是按的，而你的是转动的，这样好象不符合人的习惯吧？ 答：人的习惯也是慢慢培养的。就算这样会不太方便，这就算是我们为了环保而付出 的一点点代价吧。要是为了偶尔的方便而使用电池，那么以后处理污染会更麻 烦。 （实在逼着问具体方法时就说：“可以通过往复运动转化为旋转运动） ②问：你们的门铃的声音好象不太大啊？ 答：如果噪声比较大，有可能会听不清。但是在比较安静的环境中是可以听清的， 并且我们的门铃发出的声音频率比较高，穿透性强，效果还是不错的。 ③问：无汞电池已经有了，那不是无污染吗？ 答：任何电池都涉及到回收问题，既然要回收，就存在污染问题。 ④问：太阳能电池的相关问题。 答：ⅰ.太阳能计算器一般会配合一节普通5号或7号或纽扣电池使用，仍然有污染。 ⅱ.如果去掉普通电池，则在晚上的室光下很难进行复杂运算，这是我们经过实 际测试的。 ⑤问：你们的计算器使用时间不长，能满足实际需要吗？ 答：ⅰ.一般用户的一次运算不会花很长的时间； ⅱ.我们还没用目前功耗更低的计算器，只是选择了一款普通计算器，如果使 用，可使使用时间再提高一个数量级，大约为20分钟，完全可以满足非特殊的运 算需要。 ⅲ.我们的计算器环保。 东北大学 小容量电池替代技术 （3）技术亮点 ①环保 ②机电结合转换匹配（联系电机选择实验） ③替代 ④为客户提供个性服务。 （4）回答技巧（先记录，再等4、5秒，再问：”我可 以回答了吗？“） ①环保，有得必有失 ②任何产品从厂家到用户，从用户再到厂家的不断反馈信息的这个过程，这 是一个不断完善的过程。 ③暂时还没有考虑过。 小容量电池替代技术� －－机械能转换电能 作品样例 首先请关注我们的 设计目的 废旧电池的危害 我国电池的使用情况 方案的提出 功能介绍 原理介绍 选择电机实验数据 性价比分析 结论 谢谢大家 ！