一种利用人体和环境温差的自发电手杖

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种利用人体和环境温差的自发电手杖。

背景技术

手杖主要起支撑作用，既可以稳身健步，又可以减少体力消耗。它是供户外运动者登山、爬坡时有效助力，也是许多老年人和行动不便的人所必需的出行工具。为了满足不同使用者的需求，手杖的功能日益丰富，如带照明的手杖、带报警器的手杖、带收音机的手杖等。手杖上的电子设备需要稳定的电源持续供电，普通蓄电池已无法满足供电需求，而且废旧电池对环境也有污染。

自发电手杖作为一种新型产品，既可以实现手杖的基本功能，又可以通过自身结构发电，满足给电子设备供电的需求。目前市场上已有的自发电手杖，均依靠磁电或压电式结构来产生电能。这类手杖往往需要复杂的机械结构，一方面重量较大，成本较高，不方便使用者携带，另一方面复杂的结构导致其故障率较高，不便于维修和保养。当手杖处于非手持状态时，无法再产生电能。这些因素极大限制了自发电手杖的应用和推广。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种利用人体和环境温差的自发电手杖。

本发明的技术解决方案是：

一种利用人体和环境温差的自发电手杖，该自发电手杖包括手柄导热片、插杆导热片、柔性温差发电片、整流滤波电路、蓄电池、报警器、GPS装置、杖柄、杖杆、隔板、弹簧、伸缩式插杆；

杖柄和杖杆固定连接，隔板、伸缩式插杆、弹簧均固定安装在杖杆里面，弹簧的一端固定连接在隔板的下表面，弹簧的另一端固定连接在伸缩式插杆的一端，伸缩式插杆的另一端着地起支撑作用，隔板和弹簧用于实现伸缩式插杆的伸缩；

所述的手柄导热片固定安装在杖柄的手持端，当使用时，手掌握在手柄导热片的表面上；

所述的插杆导热片覆盖在伸缩式插杆的外表面；

所述的整流滤波电路、蓄电池、柔性温差发电片、报警器、GPS装置根据空间安装在杖柄或杖杆内部；

手柄导热片和插杆导热片产生的热能通过铜管传输至柔性温差发电片，柔性温差发电片将接收到的热能转换为电能后传输给整流滤波电路，整流滤波电路对接收到的电能进校整流滤波后输出电能给蓄电池进行存储，供报警器或GPS装置使用；

手柄导热片或插杆导热片产生热能的方法为：

当使用者在持握该自发电手杖时，杖柄一端的手柄导热片为热端，伸缩式插杆外表面的插杆导热片为冷端，通过铜管热传导到柔性温差发电片的两端，并转化为电能，由于柔性温差发电片两侧的温差不稳定，从而将柔性温差发电片转化的电能经过整流滤波电路进行稳压处理，然后再给蓄电池持续稳定地充电；蓄电池为报警器、GPS装置供电；

杖柄的内部采用隔热保温材料(如聚氨酯)进行填充，增加杖体的隔热性能，减少热量损失；

杖杆的内部采用隔热保温材料(如聚氨酯)进行填充，增加杖体的隔热性能，减少热量损失。

有益效果

(1)本发明能够根据不同环境杖柄和伸缩式插杆温度的不同，充分利用了人体自身热量和地表环境温差，产生的电能可供给多个外设，多余的电能可进行储存，绿色环保，节能减排，结构简单，便于组装，适用范围较广，具有重要意义。

(2)本发明设计的伸缩式插杆通过弹簧固定于杖杆内，可以自由拉长和缩短；插杆头部设计为尖端。这种设计不仅可以轻松地调节手杖高度，以适应不同人群的需求，还可以插入松软的土层中，采集地下的热量。

(3)本发明支持手持和非手持情况下的自主充能，提高了泛在温差能的利用率。在手持状态下，杖柄的导热片组会传导人体的热量，而插杆导热片组传导地面热量，两组热量为温差发电片提供温差，此时发电片就可以将其转化为电能，经过整流滤波电路后，输送给用电器或存储在蓄电池中，供其他外设使用。在非手持状态下，将插杆插入地面中，杖柄导热片组可以传导空气热量，插杆导热片组可以传导地下热量，此时两组导热片组将在温差发电片冷端和热端产生更大的温差；一方面更大的温差提高了发电片采集效率，另一方面使手杖处于静态也可以输出电能。这样在两种模式下，温差发电手杖真正做到了即拿即存、即插即充，实现了持续性的自主充能。

(4)本发明中涉及的发电手杖利用人体、地表等自然热源的温差发电，是一种环境友好型的新型技术，这种新型发电技术具有无噪声、无废弃物排放、无机械运动、安装方式灵活、成本低廉、不受地域限制等优点。在健康条件下，人体温度一般维持在37℃上下，与地面有着相对稳定的温差。另外，在晴天无遮挡条件下，夏天阳光直射地的地表温度一般是当地气温的1-2倍，冬天阳光直射点气温比地表温度高5-8度。由此可知，一年四季地表和空气也存在稳定的温度差可供利用。

(5)如果能将温差发电片合理的布置在手杖两端，将手持和非手持两种情况下的人地温差能、地空温差能利用起来转化为电能，再通过稳压装置获得平稳的电压，可为电子设备提供可观的电能，满足电子设备的供电需求。而且两种模式能够灵活切换，大大延长了设备的充能时间，解决了当下自发电手杖离开使用者后无法充能的问题，提高了此类手杖的续航能力。

(6)本发明提供了一种利用人体和环境温差的自发电手杖，能利用自然热源的温度差进行发电。本发明可用于不同环境、光照强度及天气条件下，充分利用人地和空地的热能进行温差发电并提供电能，以解决自发电手杖在有效工作时间内供电不足的问题。通过预设的外设接口，手杖收集的电能可进一步为其他设备供电。

附图说明

图1为本发明的电路部分示意图；

图2为本发明的装置的机械结构示意图；

其中，1-手柄导热片，2-插杆导热片，3-柔性温差发电片，4-整流滤波电路，5-蓄电池，6-报警器，7-GPS装置，8-杖柄，9-杖杆，10-隔板，11-弹簧，12-伸缩式插杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

一种自发电手杖，包括杖杆、手柄、伸缩式插杆，所述杖杆内设有报警器、GPS定位装置、可充电电池、导热铜管，所述手柄上设有控制开关、导热片组，所述伸缩式插杆，在尖端布满了导热片组。该手杖还包括了电能收集装置、整流电路、稳压电路、外设接口。

电能收集装置设置于杖杆内、位于杖杆中部。包括柔性温差发电片、整流滤波稳压电路和可充电电池，所述手柄端导热片和伸缩式插杆端导热片分别通过导热铜管作为冷端和热端与中段温差发电片相连，温差发电片正负极与整流滤波稳压电路的两个输入端连接，所述整流滤波稳压电路的两个输出端分别与蓄电池的正负极连接，形成蓄电池的充电回路，所述蓄电池为内置报警器、GPS和外设接口供电；所述开关设置在蓄电池的供电回路中控制其通断。

外设接口设置于手柄端部，接口电路输入端与电能收集装置输出端连接，接口输出端对外供电。

手杖撑脚设计为可伸缩式插杆。所述插杆包括杆身、弹簧、隔板。隔板设于杖杆内部，固定于杖杆中部。伸缩式插杆通过弹簧与隔板相连。

所述温差导热片组和杖柄、伸缩式插杆之间的贴合面均有导热硅脂，保证各贴合面能够紧密接触，减小热阻，增强导热效果；

手杖杖身内空隙均采用隔热保温材料(如聚氨酯)进行填充，增加杖体的隔热性能，减少热量损失。

实施例1

如图1和图2所示，一种自发电手杖，包括杖柄8、杖杆9、伸缩式插杆12和设于杖杆9中的柔性温差发电片3、固定弹簧11的隔板10。还包括报警器6、GPS装置7和设置于杖柄8的手柄导热片1、覆盖于插杆10的插杆导热片2。所述手柄导热片1和插杆导热片2分别通过导热铜管与柔性温差发电片3两端连接，柔性温差发电片3正负极与整流滤波电路4的两个输入端相连，整流滤波电路4的输出端分别和蓄电池5的正负极相连，形成蓄电池5的充电回路。插杆内部空隙用隔热保温材料(如聚氨酯泡沫)填充，以减少热量耗散，提高发电效率。

当使用者在持握该手杖时，杖柄8一端的手柄导热片1为热端，伸缩式插杆12一端的插杆导热片2为冷端，通过导热铜管热传导到柔性温差发电片3两端，由此温差能变为电能。由于柔性温差发电片3两侧的温差不稳定，从而将柔性温差发电片3转化的电能经过整流滤波稳压处理，然后再给蓄电池5持续稳定地充电，蓄电池5为报警器6、GPS装置7和外设接口供电。

实施例2

在实施例1的基础上，该手杖还包括伸缩式插杆12。此插杆与隔板10通过弹簧11固结在一起。连接点均采用焊接方式。其中弹簧11为拉伸式螺旋弹簧。使用者可以通过手动将插杆拉长。其中杖杆9中设计了卡扣，可以将插杆固定到某一位置。当需要缩回插杆时，弹簧11可以通过收缩将插杆拉回杖杆9中。

当使用者不使用该手杖时，将手杖通过伸缩式插杆12插入松软的地表。夏天，地下温度低于空气温度，手柄导热片1传导空气中的热量作为热端，插杆导热片2传导地下的热量作为冷端，通过导热铜管导入柔性温差发电片3两侧；冬天，地下温度高于空气温度，手柄导热片1传导空气的热量就作为冷端，插杆导热片2传导地下的热量作为热端，通过铜管导入柔性温差发电片3两侧。所以无论冬夏温差发电片都可以获得足够的温差能并将其转化为电能，经过整流滤波后，存储于蓄电池5中，或供给其他用电器使用。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。