一种低频振动能量模拟装置

技术领域

本发明属于振动能量模拟技术领域，具体涉及一种低频振动能量模拟装置。

背景技术

随着社会的发展、科技水平的飞速提升,对于能源的需求也是与日俱增，目前随着能源短缺以及环境污染等问题的不断产生已经开始影响社会的经济发展和人们的日常生活。因此，各国科技工作者开始逐渐把目光放在了新型能源探索上，比如地热能，生物质能，波浪能等。振动作为日常生活中随处可见的现象，由于具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已经得到了许多领域的研究者的关注。

目前，振动能量收集模拟装置大多数采用基于悬臂梁或者是弹簧、质量块结构。该结构采用各种机电转换方法将这一动能转化为电能，但是悬臂梁的结构本身不能有太大的形变产生，因此悬臂梁就不能有太小的刚性，端部的质量块质量也不宜过大，否则悬臂梁就有可能会发生断裂或者形变，弹簧与质量块构成的振动系统中不难看出，在进行机械能转换成电能的效率较低，因此可以看出，面向低频的振动能量模拟装置尚未成熟，所以在实践中需要一种解决上述问题的新的振动能量模拟装置。

本发明公开了一种低频振动能量模拟装置，包括底架、两个步进电机、两个直流电机驱动器、控制器、两个连接杆结构、亚克力板和支撑杆结构，将两个步进电机固定在底架的X轴和Y轴，所述的连接杆结构包括鱼眼杆、固定架以及曲柄，鱼眼杆的一端通过曲柄与步进电机相连，另一端通过固定架与亚克力板相连，所述的支撑杆结构包括金属直杆、万向联轴器以及吸盘，金属直杆的一端与底架相连，另一端通过万向联轴器与吸盘相连，吸盘的另一端固定在亚克力板中心位置，该装置使用控制器设置X轴和Y 轴上的两个步进电机的转动频率，所述控制器包括单片机、显示屏、按键，步进电机转动并通过鱼眼杆带动亚克力板全方位摆动以达到模拟外界低频振动的效果。

发明内容

本发明的目的：一种低频振动能量模拟装置，控制器设置X轴和Y轴上的两个步进电机以不同的频率，通过直流电机驱动器驱动步进电机转动，并且通过鱼眼杆带动亚克力板全方位摆动。

为实现本发明，采用的技术方案是：一种低频振动能量模拟装置，包括底架、两个步进电机、两个直流电机驱动器、控制器、两个连接杆结构、亚克力板和支撑杆结构，将两个步进电机固定在底架的X轴和Y轴，所述的连接杆结构包括鱼眼杆、固定架以及曲柄，鱼眼杆的一端通过曲柄与步进电机相连，另一端通过固定架与亚克力板相连，所述的支撑杆结构包括金属直杆、万向联轴器以及吸盘，金属直杆的一端与底架相连，另一端通过万向联轴器与吸盘相连，吸盘的另一端固定在亚克力板中心位置，该装置通过控制器来设置X轴和Y轴两个方向上的步进电机的转动频率，所述控制器包括一个单片机、一块用来显示步进电机运行参数的显示屏和设置步进电机运行参数的四个按键构成。通过X轴和Y 轴的两个步进电机的转动带动亚克力板全方位摆动以达到模拟外界低频振动的效果。

本发明的有益效果：

1.两个步进电机分别通过X轴和Y轴两个方向上的转动并通过鱼眼杆带动亚克力板从而实现全方位的摆动，更贴近了外界低频振动的实际效果。

2.采用了单片机作为步进电机的控制单元，可以通过显示屏显示步进电机的运行参数并且可以利用按键设置不同的转动频率，模拟外界低频振动的凹凸强弱变化。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明步进电机连接杆结构示意图；

图3为本发明支撑杆结构示意图；

图4为本发明控制器示意图；

其中：1：底架；2：步进电机；3：直流电机驱动器；4：控制器；5：连接杆结构；6：亚克力板；7：支撑杆结构；8：鱼眼杆；9:固定架；10：曲柄；11：金属直杆；12：万向联轴器；13：吸盘；14：单片机；15：显示屏；16：按键

具体实施方式

一种低频振动能量模拟装置，包括底架（1）、两个步进电机（2）、两个直流电机驱动器（3）、控制器（4）、两个连接杆结构（5）、亚克力板（6）和支撑杆结构（7），其特征在于将两个步进电机（2）固定在底架（1）的X轴和Y轴，如图2所示，所述的连接杆结构（5）包括鱼眼杆（8）、固定架（9）以及曲柄（10），鱼眼杆（8）的一端通过曲柄（10）与步进电机（2）相连，另一端通过固定架（9）与亚克力板（6）相连，如图3所示，所述的支撑杆结构（7）包括金属直杆（11）、万向联轴器（12）以及吸盘（13），金属直杆（11）的一端与底架（1）相连，另一端通过万向联轴（12）与吸盘（13）相连，吸盘（13）的另一端固定在亚克力板（6）中心位置 ，该装置通过控制器（4）来设置X轴和Y轴两个方向上的步进电机（2）的转动频率，如图4所示，所述控制器（4）包括一个单片机（14）、一块用来显示步进电机（2）运行参数的显示屏（15）和设置步进电机（2）运行参数的四个按键（16）构成。通过直流电机驱动器（3）驱动X轴和Y 轴的两个步进电机（2）转动并通过鱼眼杆（8）带动亚克力板（6）全方位摆动以达到模拟外界低频振动的效果。

工作原理：该装置利用固定在底架（1）上的X轴和Y轴的两个步进电机（2），通过单片机（14）编程，按键（16）设置X轴，Y轴两个方向上步进电机（2）的转动频率，使得直流电机驱动器以不同频率驱动步进电机转动并通过鱼眼杆（8）带动亚克力板（6）实现全方位摆动，随着按键（14）设置X轴和Y轴方向上频率参数的不同，亚克力板（6）摆动的方向、幅度也会有所不同，从而达到模拟外界低频振动的效果。

优选的，所述鱼眼杆（8）和金属直杆（11）分别通过固定架（9）和万向联轴器（12）与亚克力板（6）相连，也可以采用万向球结构，减少亚克力板（6）转动时的摩擦力以及提高其转动的灵敏度。

优选的，单片机（14）作为该装置的控制单元来设置两个步进电机（2）的运行参数，也可以采用其他控制器来设置步进电机（2）的参数。

优选的，金属直杆（11）一端连接于底架（1），另一端通过万向联轴器（12）连接亚克力板（6），并作为轴支撑亚克力板（6）转动，金属直杆（11）可以采用不锈钢材质，也可以是其他材质。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利 要求的保护范围。