一种用于旅游的多功能登山装置

文档序号:55802 发布日期:2021-10-01 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于旅游的多功能登山装置 (A multi-functional mountain-climbing device for tourism ) 是由 刘海涛 戚丁钒 李志丹 于 2021-07-09 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于旅游的多功能登山装置,包括登山杖,所述登山杖包括握柄、杖杆和杖尖,所述杖尖通过供电机构连接至杖杆,所述供电机构包括连接杖尖和杖杆的弹性元件,所述杖尖压缩弹性元件驱动传动组件带动发电机发电,所述发电机连接至蓄电池为设于登山杖上的负载供电;所述登山杖内还设有辅助机构,所述辅助机构包括吸热片、散热片和温差发电片,所述温差发电片通过升压电路一连接至蓄电池;本发明提供的多功能登山装置,在用户使用和休息时均可为发电为负载供电。(The invention relates to a multifunctional mountaineering device for tourism, which comprises a mountaineering stick, wherein the mountaineering stick comprises a grab handle, a stick rod and a stick tip, the stick tip is connected to the stick rod through a power supply mechanism, the power supply mechanism comprises an elastic element for connecting the stick tip and the stick rod, the stick tip compresses the elastic element to drive a transmission assembly to drive a generator to generate power, and the generator is connected to a storage battery to supply power for a load arranged on the mountaineering stick; an auxiliary mechanism is further arranged in the alpenstock, the auxiliary mechanism comprises a heat absorbing sheet, a heat radiating sheet and a thermoelectric generation sheet, and the thermoelectric generation sheet is connected to a storage battery through a voltage boosting circuit; the multifunctional mountain climbing device provided by the invention can supply power to a load for power generation when a user uses and has a rest.)

一种用于旅游的多功能登山装置

技术领域

本发明属于旅游装置

技术领域

,具体涉及一种用于旅游的多功能登山装置。

背景技术

登山户外运动中损伤多为皮肤损伤和软组织损伤,关节扭伤多为膝关节和踝关节扭伤,由于自然环境的复杂多变,大众在登山过程中往往会出现石块、土块的松动滚落,地面湿滑等情况,造成人身体失去平衡,发生侧滑和跌倒,导致皮肤损伤,膝关节、踝关节扭伤,甚至骨折。登山运动中意外跌落和运动损伤已经成为阻碍这项运动健康发展的最主要因素,登山杖则对于减轻身体下肢受力程度和减少运动损伤具有重要作用,在登山者登山过程中,随着时间的积累以及疲劳的产生会对登山者的神经系统及肌肉能力造成影响,产生神经系统反应能力下降和肌肉耐力降低。登山杖的作用通过减轻人体下肢受力程度推迟疲劳的产生,从而延缓和减轻神经肌肉系统机能的下降对人体造成的不良效果。登山杖是户外徒步旅行、跋山涉水都需要的装备之一,使用登山杖除了可增加使用者的平衡能力,扩大支撑面以及止滑之外,也可以使用登山杖来穿越比较崎岖的地形,当晚上进入休息时,登山杖还可以用来支撑外帐;或者是用它来探索草丛,排除危险等,某种程度上它还算得上是手臂的延长。

为在登山过程中减少负重,常在登山杖上增加一些在登山过程中必用的装配,如照明灯、摄像头、定位等,现有的登山杖通常通过电池供电,当电池没电时,这些负载也就无法使用,给用户带来不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题,而提供一种用于旅游的多功能登山装置,在用户使用和休息时均可为发电为负载供电。

本发明的目的是这样实现的:

一种用于旅游的多功能登山装置,包括登山杖,所述登山杖包括握柄、杖杆和杖尖,所述杖尖通过供电机构连接至杖杆,所述供电机构包括连接杖尖和杖杆的弹性元件,所述弹性元件远离杖尖的一端连接至设于杖杆内的传动组件,所述杖尖压缩弹性元件驱动传动组件,所述传动组件带动发电机发电,所述发电机通过整流滤波变压器连接至蓄电池,所述蓄电池为设于登山杖上的负载供电;

所述登山杖内还设有为登山杖上的负载提供辅助供电的辅助机构,所述辅助机构包括吸热片、散热片和温差发电片,所述吸热片连接至温差发电片的冷面,所述散热片连接温差发电片的热面,所述温差发电片通过升压电路一连接至蓄电池,所述蓄电池通过升压电路二连接至设于登山杖上的USB接口;

所述供电机构和辅助机构均由设于握柄内的控制器控制。

优选的,所述传动组件包括设于杖杆内、连接弹性元件的齿条,所述齿条的齿槽啮合连接有设于杖杆内的大齿轮,所述大齿轮远离齿条的一端啮合连接有小齿轮,所述小齿轮与发电机的外部转轴连接,带动发电机转动发电。

优选的,所述温差发电片采用碲化铋或碲化铅材质。

优选的,所述握柄的端部设有由蓄电池供电的照明灯,所述杖杆上设有由蓄电池供电的摄像头、求救按钮和超声波距离传感器,所述照明灯、摄像头求救按钮和超声波距离传感器均连接至控制器。

优选的,所述杖杆靠近握柄的一端设有用于盛放急救药品的药腔。

优选的,所述杖尖的外部螺栓连接有支撑部,所述支撑部通过减震部连接有防滑部,所述杖尖采用橡胶材质,所述支撑部和防滑部一体成型设置,所述支撑部与防滑部之间设有用于容纳减震部的、沿支撑部长度方向设置的通槽。

优选的,所述握柄采用EVA橡塑材质,所述杖杆采用碳纤维材质,所述杖尖采用碳合金材质。

优选的,所述杖杆内还设有GPS定位机构,所述GPS定位机构包括安装于导航仪微电脑上的地图软件、发射器及接驳器,GPS定位机构与天上人造卫星进行无线电信号通讯连接,通过信号变换和程序运算,得出导航仪在地球上的坐标。

优选的,所述杖杆内还设有行程记录机构,所述行程记录机构包括手机终端、GPS定位机构和存储卡,用于记录用户走过的一些路线。

优选的,所述控制器的芯片采用PIC单片机,所述的PIC单片机由蓄电池直流供电,所述蓄电池为锂电池,所述的PIC单片机包括连接至温差发电片、发电机、按键电路、蓄电池、指示灯、散热模块和USB输出模块。

优选的,所述温差发电片通过电压检测电路连接至PIC单片机,所述USB输出模块通过电压检测电路连接至PIC单片机,所述吸热片采用铜材料作为导热器,所述散热片采用铝合金作为散热器,所述散热器包括有散热翅片和5V小功率的涡轮风扇。

优选的,所述升压电路包括有连接温差发电片输出端的电压输入端Vin,所述电压输入端Vin依次连接有电感L、开关Q、二极管D、电容C、负载R和负载两端电压输出端Vout,则有电压输入端Vin和电压输出端Vout之间满足:

Vout=Vin/(1-D)。

优选的,当电路工作一定时间后电路稳定,在每个开关闭合和关闭周期内,开关闭合期间电感L的电流增加量Don总是等于开关断开时电感L的电流减少量,则有占空比Vd与电感L充放电时电流I之间的关系满足:

Don=(Vout+Vd-Vin)/(Vout+Vd)。

优选的,电感L的理论值Lx满足:

Lx=Vin×(1-Don)/2fI,其中f表示升压电路一的工作频率。

优选的,输出电容C为:

C=Vout×Don/(f×VPP),其中VPP表示升压电路的波纹。

优选的,一种用于旅游的多功能登山装置的供电方法,包括如下步骤:

S1、当用户在使用登山杖爬山时,用于手握握柄将杖杆向杖尖方向活动,带动杖尖与杖杆之间的弹性元件被反复压缩和还原,弹性元件通过供电机构的传动组件带动发电机转动,将发电机产生的电能存储在蓄电池内,作为设在登山杖上的负载的供电电源;

S2、当握柄内的控制器判断出蓄电池电量不足,供电指示灯亮起,提醒用户蓄电,若用户正在行进过程中,则可继续使用登山杖重复步骤S1为蓄电池储存电能;

S3、若用户在休息时遇到步骤S2中的提醒,此时登山杖已被收起,用户通过将登山杖靠近高于控制器指定温度的能量源,把能量源的热量通过辅助机构的温差发电片转化为电能储存在蓄电池中,继续为登山杖上的负载提供电源。

与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

1、本发明提供的一种用于旅游的多功能登山装置,利用供电机构和辅助结构共同发电,为登山杖上的负载供电,避免登山杖在使用过程中断电,提高了登山杖使用的实用性。

2、本发明提供的一种用于旅游的多功能登山装置,用户在使用登山杖行走过程中,杖尖不断按压地面,杖尖与杖杆之间的弹性元件被反复压缩和还原,带动与弹性元件连接的齿条随之反复运动,齿条的上端部与大齿轮连接,齿条上下运动带动其转动,大齿轮与小齿轮啮合,小齿轮带动发电机快速转动,实现发电功能,微型按压的发电机产生的是交流电,通过滤波整流变压器变为稳定的直流存储在蓄电池里,为负载提供电能。

3、本发明提供的一种用于旅游的多功能登山装置,当用户在休息烹饪食物时,通过火源把热量通过吸热片传递至温差发电片的热面,温差发电片的;另一名与散热片接触,散热片连接有散热风扇,事温差发电片的冷面的温度降低,使发电片产生电能,通过控制器的单片机自动检测发电片输出电压的变化,通过升压电路为蓄电池进行充电,蓄电池再通过升压电路为负载提供电能。

附图说明

图1是本发明一种用于旅游的多功能登山装置结构示意图。

图2是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的杖尖示意图。

图3是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的弹性元件示意图。

图4是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的供电机构示意图。

图5是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的传动组件示意图。

图6是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的辅助机构示意图。

图7是本发明一种用于旅游的多功能登山装置的升压电路示意图。

图中:100、登山杖;1、握柄;2、杖杆;3、杖尖;4、照明灯;5、控制器;6、药腔;7、摄像头;8、超声波距离传感器;9、弹性元件;10、齿条;11、大齿轮;12、小齿轮;13、发电机;14、整流滤波变压器;15、蓄电池;16、支撑部;17、防滑部;18、通槽;19、减震部;20、吸热片;21、温差发电片;22、散热片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

实施例1

结合图1,一种用于旅游的多功能登山装置,包括登山杖100,所述登山杖100包括握柄1、杖杆2和杖尖3,所述握柄1采用EVA橡塑材质,所述杖杆2采用碳纤维材质,所述杖尖3采用碳合金材质,所述杖杆采用多节伸缩杆结构,相邻伸缩杆之间通过现有的外锁或内锁方式连接,所述握柄1的端部设有由蓄电池15供电的照明灯4,所述杖杆2上设有由蓄电池15供电的摄像头7、求救按钮和超声波距离传感器8,所述照明灯4、摄像头7求救按钮和超声波距离传感器8均连接至控制器5,所述杖杆2靠近握柄1的一端设有用于盛放急救药品的药腔6,登山杖100上还设有光敏传感器、警示灯和GPS自动定位系统,利用超声波的传播速度快、指向性强、频率高、能级消耗缓慢等特点,结合声波仪和红外线方便更精确地探测障碍物,控制器的单片机的实时控制及数据处理功能,与超声波的测距技术、传感器技术相结合,通过语音系统发出警示音,提醒用户前方障碍物需躲避。照明开关安装在握柄上部,用来控制照明灯,充电插口在握柄的中部,可以实现外接电源给内置充电电池充电,急救用小包或小工具包放置在急救用品药腔内。

结合图2,所述杖尖3的外部螺栓连接有支撑部16,所述支撑部16通过减震部19连接有防滑部17,所述杖尖3采用橡胶材质,所述支撑部16和防滑部17一体成型设置,所述支撑部16与防滑部17之间设有用于容纳减震部19的、沿支撑部16长度方向设置的通槽18,支撑部16可作为杖尖3的保护套,具有减震功能,底部防滑,减少登山客在爬山过程中意外滑倒。

所述GPS定位机构包括安装于导航仪微电脑上的地图软件、发射器及接驳器,GPS定位机构与天上人造卫星进行无线电信号通讯连接,通过信号变换和程序运算,得出导航仪在地球上的坐标。

所述杖杆内还设有行程记录机构,所述行程记录机构包括手机终端、GPS定位机构和存储卡,用于记录用户走过的一些路线,用户根据GPS定位机构快速了解自己的位置。

实施例2

结合图3-5,所述杖尖3通过供电机构连接至杖杆2,所述供电机构包括连接杖尖3和杖杆2的弹性元件9,弹性元件9可采用弹簧柱,弹性元件9与杖尖3的顶端固定连接,弹性元件9与杖杆2活动伸缩连接,随着杖尖不断的按压地面,弹性元件在杖杆内被反复压缩和复原。

所述弹性元件9远离杖尖3的一端连接至设于杖杆2内的传动组件,所述杖尖3压缩弹性元件9驱动传动组件,所述传动组件带动发电机13发电,所述发电机13通过整流滤波变压器14连接至蓄电池15,所述蓄电池15为设于登山杖100上的负载供电,其中传动组件包括设于杖杆2内、连接弹性元件9的齿条10,所述齿条10的齿槽啮合连接有设于杖杆2内的大齿轮11,所述大齿轮11远离齿条10的一端啮合连接有小齿轮12,所述小齿轮12与发电机13的外部转轴连接,带动发电机13转动发电。

杖尖与杖杆之间的弹性元件被反复压缩和还原,带动与弹性元件连接的齿条随之反复运动,齿条的上端部与大齿轮连接,齿条上下运动带动其转动,大齿轮与小齿轮啮合,小齿轮带动发电机快速转动,实现发电功能,微型按压的发电机产生的是交流电,通过滤波整流变压器变为稳定的直流存储在蓄电池里,为负载提供电能。

实施例3

结合图6和图7,所述登山杖100内还设有为登山杖100上的负载提供辅助供电的辅助机构,所述辅助机构包括吸热片20、散热片22和温差发电片21,所述吸热片20连接至温差发电片21的冷面,所述散热片22连接温差发电片21的热面,所述温差发电片21通过升压电路一连接至蓄电池15,所述蓄电池15通过升压电路二连接至设于登山杖100上的USB接口。

蓄电池中通过供电机构发电蓄能有限,在一些不需用登山杖的登山过程中,若蓄电池内的电能耗尽,则登山杖的一些功能将失去,因此,通过辅助机构可让用户在休息时仍能使登山杖蓄电,以供登山杖收纳时使用。

如当用户在休息烹饪食物时,通过火源把热量通过吸热片传递至温差发电片的热面,温差发电片的;另一名与散热片接触,散热片连接有散热风扇,事温差发电片的冷面的温度降低,使发电片产生电能,通过控制器的单片机自动检测发电片输出电压的变化,通过升压电路为蓄电池进行充电,蓄电池再通过升压电路为负载提供电能。

辅助机构包括半导体温差发电片、电压检测电路、风扇控制、2个升压电路和散热器,所述吸热片采用铜材料作为导热器,所述散热片采用铝合金作为散热器,所述散热器包括有散热翅片和5V小功率的涡轮风扇,发电片的一面与热面接触,吸热片通过火源或其他高温源把热量传递给发电片的热面,发电片的另一面与冷面接触,并连接有散热风扇,使冷面的温度降低,使得产生的热量很快传递到给发电片的热面,使热面获得较高的温度,这样就能使发电片产生电能。

通过控制器的单片机自动测量发电片的输出电压的变化,通过Boost升压电路一对蓄电池进行充电,当电池电压达到4V以上时,再次通过升压电路二把电压升高到5V,并对外输出电压,在升压过程中采用闭环控制,温差发电片产生的电压通过单片机经A/D转换器进行监测,以此来控制PWM的占空比,从而控制充电电压,升高后的5V电压在单片机经A/D转换器进行监测控制,以使输出电压稳定,为负载提供稳定的电源。

实施例4

结合图7,升压电路一和升压电路二的原理相同,升压电路由连接温差发电片输出端的电压输入端Vin,所述电压输入端Vin依次连接有电感L、开关Q、二极管D、电容C、负载R和负载两端电压输出端Vout

充电过程中,当Q闭合时,电路相当于对地短接,电流流经L并流向地端,二极管D具有单向导通性能,电容C的电量无法通过二极管对地放电,使得电感两端的电压保持稳定,电源电压为直流电压,在电感的两端的电压随时间逐渐增加,并逐渐增强,使电感两端存储一定得电能。

放电过程中,当开关Q断开的瞬间,流经电感的电流缓慢减少直零,电流通过二极管向电容放电,从而使电容的电压增大,此时输出电压大于输入电压,完成了电压的升高。

因此,升压电路即为能量的吸收和释放过程,在充电时,电感吸收能量,电感释放能量,从而在电路的输出端得到恒定的电压,由此循环,在电容的两端会产生较高的输出电压,则有电压输入端Vin和电压输出端Vout之间满足:Vout=Vin/(1-D)。

实施例5

在实施例4的基础上,当电路工作一定时间后电路稳定,在每个开关闭合和关闭周期内,开关闭合期间电感L的电流增加量Don总是等于开关断开时电感L的电流减少量,则有占空比Vd与电感L充放电时电流I之间的关系满足:Don=(Vout+Vd-Vin)/(Vout+Vd)。

电感L的理论值Lx满足:Lx=Vin×(1-Don)/2fI,其中f表示升压电路一的工作频率。

输出电容C为:C=Vout×Don/(f×VPP),其中VPP表示升压电路的波纹。

由此,在选取电感的型号和确定电感量时,选取的电感在小于理论值时,输出波纹受到电感量的影响较大,在选取的电感的大于理论值时,电感量对输出电压波纹的影响较小,使用大于理论值的电感可降低磁滞损耗,因此,在实际使用过程中,要选取电感量大于理论值的电感,以降低对电压输出的影响。

以上仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的保护范围内所做的任何修改,等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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