电子装置及其电能转换方法

文档序号:926535 发布日期:2021-03-02 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 电子装置及其电能转换方法 (Electronic device and electric energy conversion method thereof ) 是由 刘瑞达 王俊杰 李志翔 彭国良 于 2019-08-26 设计创作,主要内容包括:提供一种电子装置及一种电能转换方法,其中电子装置包括至少一动件、一换能系统、一充放电系统以及一供电系统。换能系统包括至少一压电薄膜以及一储存单元,至少一压电薄膜配置在至少一动件上,且储存单元电性耦接至少一压电薄膜。充放电系统电性耦接至少一动件以及换能系统。供电系统电性耦接至少一动件、换能系统以及充放电系统以提供主要电能。其中,至少一动件开始运作,至少一动件带动至少一压电薄膜产生弹性变形并生成辅助电荷,辅助电荷用于传输至储存单元以进行充放电。电子装置及电能转换方法可达到省电目的,也可借以判定动件是否异常。(An electronic device and an electric energy conversion method are provided, wherein the electronic device comprises at least one moving part, an energy conversion system, a charging and discharging system and a power supply system. The energy conversion system comprises at least one piezoelectric film and a storage unit, wherein the at least one piezoelectric film is arranged on the at least one movable piece, and the storage unit is electrically coupled with the at least one piezoelectric film. The charging and discharging system is electrically coupled with the at least one moving part and the energy conversion system. The power supply system is electrically coupled with the at least one moving part, the energy conversion system and the charging and discharging system to provide main electric energy. The at least one movable part starts to operate, the at least one movable part drives the at least one piezoelectric film to generate elastic deformation and generate auxiliary charges, and the auxiliary charges are transmitted to the storage unit for charging and discharging. The electronic device and the electric energy conversion method can achieve the aim of saving electricity and can also be used for judging whether the moving part is abnormal or not.)

电子装置及其电能转换方法

【技术领域】

本发明是有关于一种电子装置,且特别是有关于一种可将机械能转换为电能的电子装置。

【背景技术】

压电效应是一种机械能与电能互换的现象。压电效应有两种,正压电效应,由压电材料的形变而产生辅助电荷,简言之,正压电效应大体上是机械能转化为电能的过程。逆压电效应,在压电材料表面施加电场,压电材料会沿电场方向伸长产生形变,简言之,逆压电效应大体上是电能转化为机械能的过程。目前,压电材料在扬声器、收音器、微量天平和光学器件上有着重要的运用。

然而,现有的压电材料鲜少应用在投影机、计算机等电子产品或是冷气机、冰箱等家电产品中,因此,现有的电子装置无法有效利用产品运作时所产生的机械能。

发明内容

本发明提供一种电子装置及一种电能转换方法,可将动件运作时所产生的机械能通过换能系统转换为电能,以供应电子装置运作所需的部分电能。

本发明的电子装置,包括至少一动件、一换能系统、一充放电系统以及一供电系统。换能系统包括至少一压电薄膜以及一储存单元,至少一压电薄膜配置在至少一动件上,且储存单元电性耦接至少一压电薄膜。充放电系统电性耦接至少一动件以及换能系统。供电系统电性耦接至少一动件、换能系统以及充放电系统以提供主要电能。其中,至少一动件开始运作,至少一动件带动至少一压电薄膜产生弹性变形并生成辅助电荷,辅助电荷用于传输至储存单元以进行充放电。

本发明的电能转换方法,适用于一电子装置,电子装置包含至少一动件、一换能系统、一充放电系统以及一供电系统,其中换能系统包括至少一压电薄膜以及一储存单元,压电薄膜配置在至少一动件上。其中:供电系统提供至少一动件、换能系统以及充放电系统主要电能;至少一动件开始运作;至少一动件带动至少一压电薄膜产生弹性变形并生成辅助电荷;以及储存单元接收辅助电荷传输以进行充放电。

基于上述,本发明的电子装置将换能系统的压电薄膜配置在可产生机械能的动件上,当动件开始运作时,压电薄膜产生弹性变形,以生成辅助电荷并传输至储存单元,可将机械能转换为电能,储存单元中的辅助电荷可由充放电系统进行调配,可储存作为备用电能,也可输出至动件或电子装置中的其它电子组件以供应运作所需的部分电能,以达到省电目的。另一方面,换能系统可以进一步检测储存单元的储存电压,通过检测电压变化,可借以判定动件是否异常。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。

【附图说明】

图1A是本发明一实施例的电子装置的方框示意图。

图1B是本发明另一实施例的电子装置的方框示意图。

图2是依照本发明另一实施例的电子装置采用为投影机的方框示意图。

图3A至图3C是压电薄膜分别配置在风扇、色轮及喇叭上的平面示意图。

图4是图1A的电子装置的电能转换流程方框图。

【符号说明】

100:电子装置

110:动件

110a:风扇

110b:色轮

111b:变速马达

112b:圆盘

113b:机构固定柱

110c:喇叭

120:换能系统

121:压电薄膜

122:储存单元

123:检测单元

124:判定单元

130:充放电系统

140:供电系统

141:电源

142:转换单元

150:电池

210:光源模块

220:光阀模块

230:镜头模块

R:转轴

V:声波

W:风力

AD:轴向

L1:照明光束

L2:影像光束

IM:影像。

具体实施方式

图1A是本发明一实施例的电子装置100的方框示意图。图4是图1A的电子装置的电能转换流程方框图。

参考图1A,本发明的电子装置100包括至少一动件110、换能系统120、充放电系统130以及供电系统140。其中电子装置100例如是投影机、计算机等电子产品或是冷气机、冰箱等家电产品,共之处在于,上述产品在运作中均会产生机械能,例如是震动、转动或是摇晃。

至少一动件110例如包括风扇、色轮、喇叭或是其它会产生震动的组件。换能系统120包括至少一压电薄膜121以及储存单元122,至少一压电薄膜121配置在至少一动件110上,且储存单元122电性耦接至少一压电薄膜121。详细而言,请配合参考图1A及图4,当电子装置100启动时,将按照以下流程运作。在步骤S401,至少一动件110开始运作。在步骤S402,至少一动件带动至少一压电薄膜121产生弹性变形并生成辅助电荷。辅助电荷用于传输至储存单元122以进行充放电,其中储存单元122例如是电容器。在步骤S403,储存单元122接收辅助电荷传输以进行充放电。

充放电系统130电性耦接至少一动件110以及换能系统120。充放电系统130用以管理储存单元122的电力,也就是压电薄膜121所产生的辅助电荷,例如是将储存单元122的电力传输至至少一动件110或其它组件以提供部分电能。

供电系统140电性耦接至少一动件110、换能系统120以及充放电系统130以提供主要电能。详细而言,供电系统140包括电源141以及转换单元142,电源141例如是用于提供高压交流电并传输至转换单元142。转换单元142例如是交流/直流转换器(AC/DCconverter),可用以将交流电转换为直流电并传输至至少一动件110、换能系统120以及充放电系统130,以供应至少一动件110、换能系统120以及充放电系统130运作所需的基本电能。

具体而言,当至少一动件110开始运作并产生机械能时,至少一动件110带动至少一压电薄膜121产生弹性变形以生成辅助电荷,且辅助电荷适于传输至储存单元122以进行充放电。

请参考图1A,进一步而言,换能系统120包括检测单元123及判定单元124。检测单元123电性耦接至少一压电薄膜121与判定单元124,且判定单元124电性耦接储存单元122。其中,检测单元123用以检测至少一动件110的运作情形,而判定单元124用以接收储存单元122与检测单元123的电信号并作出逻辑判断,以将判断结果回传至电子装置100以执行对应的控制指令。

在一实施例中,检测单元123用以测量至少一压电薄膜121在弹性变形时的输出电压,且判定单元124根据检测单元123所回传的数值判断输出电压是否为零,以判定至少一动件110是否异常。当输出电压不为零,代表至少一压电薄膜121仍持续产生变形而产生辅助电荷,此说明至少一动件110仍在运作中。当输出电压为零,代表至少一压电薄膜121未产生辅助电荷而没有形变,此说明至少一动件110产生异常并未运作。

在另一实施例中,检测单元123用以测量储存单元122的储存电压,且判定单元124根据检测单元123所回传的数值判断储存电压是否上升,以判定至少一动件110是否异常。当储存电压上升,代表至少一压电薄膜121仍持续产生变形而将辅助电荷输入储存单元122,此说明至少一动件110仍在运作中。当储存电压未持续上升,代表至少一压电薄膜121未产生辅助电荷,此说明至少一动件110产生异常并未运作。

进一步而言,换能系统120通过判定单元124判定储存单元122的储存电压是否达到额定值。当储存单元122的储存电压小于额定值时进行充电,将辅助电荷累积于储存单元122内。当储存单元122的储存电压达到额定值时进行放电,将辅助电荷传输至充放电系统130,且充放电系统130用于将辅助电荷传输至至少一动件110或其它组件。

图1B是本发明另一实施例的电子装置100的方框示意图。请参考图1B,电子装置100还包括电池150,电性耦接充放电系统130,当供电系统140未运作时,提供备用电能至至少一动件110、换能系统120以及充放电系统130。进一步而言,充放电系统130用于将至少一压电薄膜121所生成的辅助电荷传输至电池150以进行储能,或是传输至至少一动件110或其它组件以进行部分供电。

图2是依照本发明另一实施例的电子装置100A采用为投影机的方框示意图。请参考图2,本实施例的电子装置100A为投影机,投影机是一种用以产生影像画面的放映设备,可将影像画面投射至银幕或墙壁上以形成影像IM,主要应用于电影放映以及会议简报。

投影机至少包括光源模块(light source module)210、光阀模块(light valve)220及镜头模块(projection lens module)230,其中光源模块210用以产生照明光束L1,光阀模块220设置于照明光束L1的传递路径上且用以将照明光束L1转换为影像光束L2,镜头模块230设置于影像光束L2的传递路径上且用以将影像光束L2投射为影像IM。光源模块210配置于投影机的机壳内,且光源模块210包含例如是高亮度卤素灯泡以产生照明光束L1。光源模块210可包括多个可见光发光组件、多个非可见光发光组件或上述两种发光组件的组合。可见光发光组件可以是发光二极管(light emitting diode,LED)或激光二极管(laserdiode,LD),但不限于此。可见光发光组件可包括蓝光发光组件,非可见光发光组件可包括紫外光发光二极管,但不限于此。

此外,投影机具有多个动件110,多个动件110分别为风扇110a、色轮110b以及喇叭110c,风扇110a用以导引外部的冷空气进入投影机内,或是用以引导内部的热空气吹出投影机外,以达到散热降温的功效。色轮110b设置于照明光束L1的传递路径上,用以转换光束颜色或借由滤光片将光束部分颜色滤除。喇叭110c用以播放投影机的各类提示音或音效。

详细而言,光源模块210所产生的照明光束L1可通过色轮110b后,再经由光阀模块220以将照明光束转换为影像光束L2以传递至镜头模块230,镜头模块230设置于影像光束L2的传递路径上,影像光束L2通过镜头模块230以投射到屏幕或墙面上形成影像IM。

光阀模块220可包括数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device,DMD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)或液晶显示面板(Liquid Crystal DisplayPanel,LCD panel),但不限于此。然而,在其他实施例中,光阀模块220也可以为穿透式液晶面板或其他空间光调变器。在本实施例中,光阀模块220可具有为一至多个光阀,其对应不同数量光阀的详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的公知常识获致足够的教示、建议与实施说明,因此不再赘述。投影镜头模块230例如是包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合,光学镜片例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜、平凹透镜等非平面镜片或其各种组合。本发明对投影镜头模块230的型态及其种类并不加以限制。

进一步而言,供电系统140供应主要电能以启动投影机开始运作,且换能系统120的多个压电薄膜121分别配置在风扇110a、色轮110b以及喇叭110c上,通过风扇110a、色轮110b以及喇叭110c的带动,使各个压电薄膜121用于产生摆动或振动,进而生成辅助电荷,辅助电荷经充放电系统130的调配后将传输至各动件110(风扇110a、色轮110b以及喇叭110c)或其它组件,以供应部分电能。

图3A至图3C是压电薄膜121分别配置在风扇110a、色轮110b及喇叭110c上的平面示意图。关于换能系统120的多个压电薄膜121分别配置在风扇110a、色轮110b以及喇叭110c上的具体细节描述如下。

请配合参考图2及图3A,至少一动件110包括风扇110a,至少一压电薄膜121的一端配置在风扇110a的轴心上并沿着轴向AD枢转,使至少一压电薄膜121受到空气的推挤,且风扇110a的风力W也平行于轴向AD并作用于至少一压电薄膜121,以使至少一压电薄膜121相对于风扇110a的一侧面摆动。

请配合参考图2及图3B,至少一动件110包括色轮110b,至少一压电薄膜121的一端配置在色轮110b的转轴R上并沿着轴向AD枢转,使至少一压电薄膜121相对于色轮110b的一侧面摆动。具体而言,色轮110b包括变速马达111b、圆盘112b以及机构固定柱113b,变速马达111b的转速约在300~5000每分钟回转数(Revolution Per Minute,rpm)变动。圆盘112b设置在变速马达111b的转轴R上,且圆盘112b例如是多种色彩的滤光片的组合,可将通过的照明光束L1进行分色,或者,圆盘112b例如是光波长转换装置,可将通过的照明光束L1转换成转换光束。色轮110b通过机构固定柱113b固定于投影机上。如此,圆盘112b通过高速转动,将不同单色光传递于指定的光路上以转换成影像光束L2。

换能系统120的检测单元123电性耦接至少一压电薄膜121,用以测量至少一压电薄膜121在摆动时的输出电压,并将输出电压换算为相应的转速,以判定风扇110a或色轮110b的转动频率是否异常。举例而言,当风扇110a或色轮110b的转速为500rpm时,至少一压电薄膜121摆动变形而产生的输出电压为0.3V。当输出电压0.3V维持恒定时,即代表风扇110a或色轮110b的转速500rpm维持不变,可判定转动频率为正常。当输出电压产生变动而大于或小于0.3V时,即代表风扇110a或色轮110b的转速大于或小于500rpm,可判定风扇110a或色轮110b的转动频率为异常。在风扇110a或色轮110b的转动频率判断为异常后,换能系统120回传异常信号。

请配合参考图2及图3C,至少一动件包括喇叭110c,至少一压电薄膜121配置在喇叭110c的防磁轭111c上并接收喇叭110c的声波V,以使至少一压电薄膜121振动。换能系统120的检测单元123电性耦接至少一压电薄膜121,用以测量至少一压电薄膜121在振动时的输出电压,举例而言,声波V的震荡频率为不规则,故当声波V传递至至少一压电薄膜121时,将造成不同程度的振动。至少一压电薄膜121会依据相应的振动程度而产生不同大小的输出电压。因此,检测单元123只需测量输出电压是否产生,当输出电压不为零时,判定喇叭110c为正常,当输出电压持续为零时,判定喇叭110c为异常。

综上所述,本发明的电子装置将换能系统的压电薄膜配置在可产生机械能的动件上,当动件开始运作时,压电薄膜产生弹性变形,以生成辅助电荷并传输至储存单元,以达到将机械能转换为电能的目的。此外,储存单元中的辅助电荷可由充放电系统进行调配,可储存作为备用电能,也可输出至动件或电子装置中的其它电子组件以供应运作所需的部分电能。

虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

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