基于納米發(fā)電機(jī)的自供電信號發(fā)生器及牛步系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，包括發(fā)電裝置，儲能裝置，以及無線發(fā)射裝置，其中發(fā)電裝置進(jìn)一步包括固定機(jī)構(gòu)、至少一個懸臂梁機(jī)構(gòu)以及至少一個納米發(fā)電機(jī)。該自供電信號發(fā)生器通過納米發(fā)電機(jī)直接將牛運(yùn)動過程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)了信號發(fā)生器的無源化，并且結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，提高了計(jì)步準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型還提出一種基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)，包括自供電計(jì)步信號發(fā)生器及終端，其中終端進(jìn)一步包括：無線接收裝置、中央處理裝置，以及顯示裝置。該牛步系統(tǒng)通過終端完成牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)的計(jì)算和顯示，使操作者準(zhǔn)確地掌握牛的生理變化和健康狀態(tài)。
【專利說明】基于納米發(fā)電機(jī)的自供電信號發(fā)生器及牛步系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于納米發(fā)電機(jī)的自供電信號發(fā)生器及牛步系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]牛的發(fā)情周期為21天，其中可孕時間僅有16個小時。如果錯過這一時間段，就必須再等21天。在傳統(tǒng)管理模式下，為了觀察牛的發(fā)情征兆，牧場工作人員需要隨時確認(rèn)牛的狀態(tài)。而牛的發(fā)情時間主要在夜晚和凌晨，即使安裝有攝像頭，依然難以有效觀察。實(shí)際上，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員，在肉眼觀察時，平均發(fā)現(xiàn)率也只有58%。
[0003]然而凡事皆有預(yù)兆，那些處于發(fā)情征兆的牛會比平時增加移動更多的步伐。在這個基礎(chǔ)上，富士通公司開發(fā)牛步系統(tǒng)，采用內(nèi)置無線通訊功能的計(jì)步器和云計(jì)算技術(shù)，精準(zhǔn)探測牛群生理變化和健康狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化繁殖管理。
[0004]但是現(xiàn)有的牛步系統(tǒng)存在以下問題:(I)現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)步信號發(fā)生器(計(jì)步器)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；(2)需要外置電源供電，當(dāng)外置電源電能耗盡時，牛步系統(tǒng)失效，且更換電源麻煩；(3)現(xiàn)有技術(shù)的牛步系統(tǒng)采用“一步一計(jì)”的計(jì)步算法，容易出現(xiàn)誤計(jì)或漏計(jì)的情況，同時較浪費(fèi)電能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本實(shí)用新型的一個目的在于提出一種基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器。該自供電計(jì)步信號發(fā)生器通過納米發(fā)電機(jī)直接將牛運(yùn)動過程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能供自供電計(jì)步信號發(fā)生器計(jì)步用，實(shí)現(xiàn)了計(jì)步信號發(fā)生器(計(jì)步器)的無源化，并且器件結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，提高了計(jì)步準(zhǔn)確性。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型第一方面實(shí)施例的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，包括:發(fā)電裝置，發(fā)電裝置包括固定機(jī)構(gòu)、至少一個懸臂梁機(jī)構(gòu)以及至少一個納米發(fā)電機(jī)，其中，所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一端與所述固定機(jī)構(gòu)連接，另一端自由設(shè)置；所述納米發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一側(cè)表面上；所述發(fā)電裝置通過所述固定機(jī)構(gòu)設(shè)置在牛身體上，用于將所述牛運(yùn)動過程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；儲能裝置，用于存儲所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的所述電能，當(dāng)存儲的所述電能超過預(yù)設(shè)閾值時，將所述電能輸出；以及無線發(fā)射裝置，接收并利用所述儲能裝置輸出的所述電能發(fā)射計(jì)步信號。
[0008]本實(shí)用新型實(shí)施例的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，通過牛的運(yùn)動，帶動懸臂梁機(jī)構(gòu)發(fā)生振動，進(jìn)一步使設(shè)置在懸臂梁機(jī)構(gòu)上的納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，并通過儲能裝置進(jìn)行存儲，在儲能裝置存儲的電能超過預(yù)設(shè)閾值時，觸發(fā)無線發(fā)射裝置發(fā)射計(jì)步信號，實(shí)現(xiàn)了計(jì)步信號發(fā)生器(計(jì)步器)的無源化，并且器件結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。同時，本實(shí)用新型中的自供電計(jì)步信號發(fā)生器發(fā)射一次計(jì)步信號所使用的電能為牛走多步所產(chǎn)生，也就是說一次計(jì)步信號的發(fā)射代表牛走了多步，這樣就剔除了傳統(tǒng)計(jì)步信號發(fā)生器“一步一記”所產(chǎn)生的誤差，提高了計(jì)步準(zhǔn)確性。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述發(fā)電裝置包括多個所述懸臂梁機(jī)構(gòu)，多個所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一端排列固定設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上。
[0009]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，進(jìn)一步包括至少一個質(zhì)量負(fù)載，所述至少一個質(zhì)量負(fù)載分別固定設(shè)置在所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的另一端。
[0010]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述自供電計(jì)步信號發(fā)生器通過所述固定機(jī)構(gòu)捆綁在牛的小腿部位，所述儲能裝置及所述無線發(fā)射裝置分別固定設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上。
[0011]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述儲能裝置包括:儲能組件，用于存儲所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的所述電能；開關(guān)組件，當(dāng)所述儲能組件存儲的所述電能超過所述預(yù)設(shè)閾值時，所述開關(guān)組件導(dǎo)通，將所述電能輸出給所述無線發(fā)射裝置。
[0012]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述無線發(fā)射裝置通過以下通信方式中的一種或多種發(fā)射所述計(jì)步信號:無線射頻識別RFID、近距離無線通訊技術(shù)NFC、藍(lán)牙和射頻RF。
[0013]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述至少一個納米發(fā)電機(jī)為摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)，并且所述多個摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)之間通過串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式連接。
[0014]本實(shí)用新型的另外一個目的在于提出一種基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)。該牛步系統(tǒng)通過終端接收設(shè)置在牛身上的自供電計(jì)步信號發(fā)生器發(fā)射的計(jì)步信號，并根據(jù)計(jì)步信號完成牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)的計(jì)算和顯示，使操作者準(zhǔn)確地掌握牛的生理變化和健康狀態(tài)。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型第一方面實(shí)施例的牛步系統(tǒng)，包括:基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器以及終端，其中:所述自供電計(jì)步信號發(fā)生器設(shè)置在牛身體上；所述終端進(jìn)一步包括:無線接收裝置，接收所述計(jì)步信號；中央處理裝置，與所述無線接收裝置連接，根據(jù)所述計(jì)步信號獲取牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)；顯示裝置，用于顯示所述運(yùn)動量數(shù)據(jù)，其中，所述運(yùn)動量數(shù)據(jù)為單位時間內(nèi)接收到計(jì)步信號的次數(shù)。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例的牛步系統(tǒng)，通過終端接收設(shè)置在牛身上的自供電計(jì)步信號發(fā)生器發(fā)射的計(jì)步信號，并根據(jù)計(jì)步信號完成牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)的計(jì)算和顯示，達(dá)到了準(zhǔn)確地掌握牛的生理變化和健康狀態(tài)的目的。
[0017]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述中央處理裝置具備標(biāo)定功能；所述顯示裝置具備標(biāo)定界面，所述標(biāo)定界面由第一顯示部分及第一輸入部分組成；其中:操作者通過第一輸入部分輸入標(biāo)定指令及標(biāo)定信息，所述標(biāo)定指令包括開始標(biāo)定指令及結(jié)束標(biāo)定指令，所述標(biāo)定信息包括標(biāo)定總步數(shù)；所述中央處理裝置記錄在所述開始標(biāo)定指令和結(jié)束標(biāo)定指令的操作時間內(nèi)接收到的所述計(jì)步信號的次數(shù)，所述中央處理裝置根據(jù)所述計(jì)步信號的次數(shù)及所述標(biāo)定總步數(shù)完成標(biāo)定，得到標(biāo)定參數(shù)，其中，所述標(biāo)定參數(shù)包括所述無線發(fā)射裝置每發(fā)射一次所述計(jì)步信號對應(yīng)的所述牛的單位運(yùn)動步數(shù)。
[0018]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述中央處理裝置具備計(jì)步功能；所述顯示裝置具備計(jì)步界面，所述計(jì)步界面由第二顯示部分及第二輸入部分組成；其中:操作者通過第二輸入部分輸入開始計(jì)步指令和結(jié)束計(jì)步指令，所述中央處理裝置記錄在所述開始計(jì)步指令和所述結(jié)束計(jì)步指令的操作時間內(nèi)接收到的所述計(jì)步信號的次數(shù)，所述中央處理裝置根據(jù)所述計(jì)步信號的次數(shù)和所述標(biāo)定參數(shù)獲取牛的運(yùn)動步數(shù)，并生成單位時間運(yùn)動步數(shù)曲線圖。
[0019]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述無線接收裝置通過以下通信方式中的一種或多種接收所述計(jì)步信號:無線射頻識別RFID、近距離無線通訊技術(shù)NFC、藍(lán)牙和射頻RF。
[0020]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，
[0022]圖1是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的自供電計(jì)步信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2a是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電裝置的一種結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0024]圖2b是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電裝置的一種結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0025]圖3a是本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電裝置的另一種結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0026]圖3b本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)電裝置的另一種結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的牛步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的摩擦發(fā)電機(jī)的一種結(jié)構(gòu)的刨面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的一種結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0034]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0035]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)步信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)步準(zhǔn)確性不高、可靠性差且需要外置電源的問題，本實(shí)用新型提出了一種基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器。下面參考附圖描述本實(shí)用新型實(shí)施例的自供電計(jì)步信號發(fā)生器。
[0036]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器I的示意圖。
[0037]如圖1所示，自供電計(jì)步信號發(fā)生器I包括:發(fā)電裝置11、儲能裝置12和無線發(fā)射裝置13。
[0038]具體地，發(fā)電裝置11設(shè)置在牛身體上，其中，如圖2a和圖2b所示為發(fā)電裝置11的結(jié)構(gòu)示意圖，包括固定機(jī)構(gòu)111、懸臂梁機(jī)構(gòu)112、納米發(fā)電機(jī)113，懸臂梁機(jī)構(gòu)112的一端固定連接在固定機(jī)構(gòu)111上，其另一端自由設(shè)置，當(dāng)外界有震動時，其可上下擺動；納米發(fā)電機(jī)113設(shè)置在懸臂梁機(jī)構(gòu)112的一側(cè)表面上(圖中所示為上表面)，其可隨懸臂梁機(jī)構(gòu)112的擺動而發(fā)生震動，進(jìn)而將震動能轉(zhuǎn)化為電能；整個發(fā)電裝置11通過固定機(jī)構(gòu)111固定在牛身體上。
[0039]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，牛每走一步，納米發(fā)電機(jī)113均會產(chǎn)生一定量的電能，但是走一步所產(chǎn)生的電能不足以觸發(fā)無線發(fā)射裝置13發(fā)射計(jì)步信號，因此，需要儲能裝置12對納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲。
[0040]儲能裝置12用于存儲納米發(fā)電機(jī)113產(chǎn)生的電能，當(dāng)存儲的電能超過預(yù)設(shè)閾值時，將電能輸出給無線發(fā)射模塊13。其中，預(yù)設(shè)閾值為儲能裝置12的特性參數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，舉例說明:儲能裝置12的預(yù)設(shè)閾值為5mV，牛每走一步納米發(fā)電機(jī)113對應(yīng)產(chǎn)生ImV電能，也就是說牛需走5步才能達(dá)到此儲能裝置12的預(yù)設(shè)閾值，進(jìn)而輸出電能給無線發(fā)射模塊13 ;另外，為保護(hù)儲能裝置12能夠穩(wěn)定可靠的工作，將其設(shè)置在固定機(jī)構(gòu)111上。
[0041]無線發(fā)射裝置13利用儲能裝置12存儲的電能發(fā)射計(jì)步信號。更具體地，當(dāng)儲能裝置12存儲的電能超過預(yù)設(shè)閾值時，主動觸發(fā)無線發(fā)射裝置13發(fā)射計(jì)步信號，其中，無線發(fā)射裝置13可包括發(fā)射天線，從而通過天線發(fā)射計(jì)步信號；另外，為保護(hù)無線發(fā)射裝置13能夠穩(wěn)定可靠的工作，將其設(shè)置在固定機(jī)構(gòu)111上。
[0042]在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，自供電計(jì)步信號發(fā)生器I的除固定機(jī)構(gòu)111以外的器件外圍可以設(shè)置保護(hù)罩，防止其在惡劣環(huán)境中失效，如被磕碰、雨淋等。
[0043]本實(shí)用新型實(shí)施例的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，通過懸臂梁機(jī)構(gòu)采集牛運(yùn)動過程中的震動，并傳遞給納米發(fā)電機(jī)，將震動能轉(zhuǎn)化為電能，通過儲能裝置進(jìn)行存儲，當(dāng)儲能裝置存儲的電能超過預(yù)設(shè)閾值時，觸發(fā)無線發(fā)射裝置發(fā)射計(jì)步信號。一方面通過納米發(fā)電機(jī)直接將牛運(yùn)動過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，利用此電能供無線發(fā)射裝置工作，實(shí)現(xiàn)了自供電計(jì)步信號發(fā)生器的無源化；另一方面相對現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)步信號發(fā)生器，結(jié)構(gòu)更加簡單，并且穩(wěn)定可靠，同時通過一次計(jì)步信號代表多步的計(jì)步方式使計(jì)步更加精準(zhǔn)。
[0044]如圖3a和圖3b所示，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，發(fā)電裝置11包括多個懸臂梁機(jī)構(gòu)112，多個懸臂梁機(jī)構(gòu)112的一端排列固定設(shè)置在固定機(jī)構(gòu)111上，并且每一個懸臂梁機(jī)構(gòu)112上均設(shè)置有納米發(fā)電機(jī)113，此種結(jié)構(gòu)的好處在于在最大限度的保證發(fā)電裝置11微型化的基礎(chǔ)上，增大計(jì)步信號的強(qiáng)度，縮短計(jì)步信號間的時間間隔，并可以選擇功率稍大的無線發(fā)射裝置。
[0045]如圖2a和圖2b、圖3a和圖3b所示，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，發(fā)電裝置11進(jìn)一步包括有質(zhì)量負(fù)載114，其設(shè)置在懸臂梁機(jī)構(gòu)112的另一端，即自由端處，質(zhì)量負(fù)載114可以增加懸臂梁機(jī)構(gòu)112的震動幅度，進(jìn)而使納米發(fā)電機(jī)113產(chǎn)生更多的電能。
[0046]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，儲能裝置12包括:儲能組件，儲能組件用于存儲發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能；開關(guān)組件，開關(guān)組件用于當(dāng)儲能組件存儲的電能超過預(yù)設(shè)閾值時，將電能輸出給無線發(fā)射裝置13。其中，儲能組件可為具有儲能功能的電子元件，例如:鋰電池、鎳氫電池、超級電容器等，當(dāng)該電子元件所存儲的電能，如電流和/或者電壓值達(dá)到一定閾值時，觸發(fā)開關(guān)組件，開關(guān)組件具有觸發(fā)閾值，如預(yù)設(shè)電流值和/或預(yù)設(shè)電壓值等。
[0047]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，無線發(fā)射裝置13通過以下通信方式中的一種或多種發(fā)射計(jì)步信號:無線射頻識別RFID(Rad1 Frequency IDentificat1n)、近距離無線通訊技術(shù) NFC(Near Field Communicat1n)、藍(lán)牙和射頻 RF (Rad1 Frequency)。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述的通信方式僅代表目前的通信技術(shù)，任何可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例功能的通信方式都適用于本實(shí)用新型實(shí)施例。
[0048]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，納米發(fā)電機(jī)113為摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)，并且多個摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)之間通過串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式連接。多個納米發(fā)電機(jī)之間通過導(dǎo)線的形式連接，并且形成一個輸出端，該輸出端與儲能裝置連接。
[0049]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的牛步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)步準(zhǔn)確性不高、可靠性差且需要外置電源的問題，本實(shí)用新型提出了一種基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)。下面參考附圖描述本實(shí)用新型實(shí)施例的牛步系統(tǒng)。
[0050]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例的基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)的示意圖。
[0051]如圖4所示，基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)包括自供電計(jì)步信號發(fā)生器I和終端2。
[0052]具體的，自供電計(jì)步信號發(fā)生器I設(shè)置在牛的身體上，具體指的是除了牛的尾巴和頭等其他任意可設(shè)置的部位，如設(shè)置在牛的背部，當(dāng)牛走動時，每走一步，牛的背部也會隨著起伏，設(shè)置其上的自供電計(jì)步信號發(fā)生器I的懸臂梁機(jī)構(gòu)112就會發(fā)生震動，進(jìn)而使納米發(fā)電機(jī)113對應(yīng)于牛的走動而產(chǎn)生電能。
[0053]終端2進(jìn)一步包括顯示裝置21、中央處理裝置22、無線接收裝置23。其中，無線接收裝置23與無線發(fā)射裝置13建立無線連接，接收無線發(fā)射裝置輸出的計(jì)步信號；中央處理裝置22與無線接收裝置23連接，根據(jù)計(jì)步信號計(jì)算獲取牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)；顯示裝置21顯示所述運(yùn)動量數(shù)據(jù)。此終端2可以為電腦、手機(jī)等移動終端等。
[0054]其中，運(yùn)動量數(shù)據(jù)為單位時間內(nèi)接收到計(jì)步信號的次數(shù)，可以理解為牛的運(yùn)動頻率，即在某一時間內(nèi)牛運(yùn)動量的多少，此運(yùn)動量數(shù)據(jù)以頻率圖譜的形式在顯示裝置21上顯示，這樣就可以提示操作者通過觀察牛的運(yùn)動頻率進(jìn)而掌握其生理變化和健康狀態(tài)，如當(dāng)在一段時間內(nèi)，牛的運(yùn)動量明顯增加，則可判斷牛發(fā)生異常，如發(fā)情或生病等。
[0055]如圖2a和圖2b、圖3a和圖3b所示，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，固定機(jī)構(gòu)111捆綁設(shè)置在牛的小腿部位，其中，固定機(jī)構(gòu)111有一個硬質(zhì)的與牛小腿弧度相適應(yīng)的半弧形器件及數(shù)根捆綁帶組成，捆綁帶的一端固定連接在半弧形器件開口邊緣處，另一端兩兩連接，捆綁在牛小腿上。此時，儲能裝置12及無線發(fā)射裝置13均設(shè)置在半弧形器件的外側(cè)(圖中未視)。
[0056]在本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例中，在使用牛步系統(tǒng)之前，還需要進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定。具體地，標(biāo)定參數(shù)包括無線發(fā)射裝置13每發(fā)射一次計(jì)步信號對應(yīng)的牛的單位運(yùn)動步數(shù)，其中，顯示裝置21具備標(biāo)定界面，標(biāo)定界面由第一顯示部分及第一輸入部分組成，操作者通過第一輸入部分輸入標(biāo)定指令及標(biāo)定信息，其中，標(biāo)定指令包括開始標(biāo)定指令及結(jié)束標(biāo)定指令，標(biāo)定信息包括標(biāo)定總步數(shù)；中央處理裝置22記錄在開始標(biāo)定指令及結(jié)束標(biāo)定指令的操作時間內(nèi)接收到的計(jì)步信號的次數(shù)，并根據(jù)計(jì)步信號的次數(shù)及標(biāo)定總步數(shù)完成標(biāo)定，得到標(biāo)定參數(shù)。例如，標(biāo)定總步數(shù)除以計(jì)步信號的次數(shù)即可獲取牛單位運(yùn)動步數(shù)。
[0057]舉例來說，操作者按第一輸入部分中的開始按鍵輸入開始標(biāo)定指令，然后觀察牛的運(yùn)動情況并記錄牛的運(yùn)動步數(shù)，即標(biāo)定總步數(shù)，按第一輸入部分中的結(jié)束按鍵輸入結(jié)束標(biāo)定指令，結(jié)束標(biāo)定并停止記錄牛的運(yùn)動步數(shù)；在此開始標(biāo)定指令和結(jié)束標(biāo)定指令的操作時間內(nèi)，中央處理裝置22自動記錄收到計(jì)步信號的次數(shù)。根據(jù)標(biāo)定總步數(shù)及接收到的計(jì)步信號的次數(shù)，可獲取每發(fā)射一次計(jì)步信號對應(yīng)的牛的平均的單位運(yùn)動步數(shù)，即完成標(biāo)定參數(shù)的設(shè)置。另外，如果在第一次使用或者長時間不使用的情況下，無線發(fā)射裝置13第一次發(fā)射計(jì)步信號時所需的運(yùn)動步數(shù)比正常情況多，此時需要從第二次計(jì)步信號開始記錄與標(biāo)定，即將第一個計(jì)步信號的干擾因素排除之后再進(jìn)行標(biāo)定，由此增加數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0058]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，中央處理裝置22具備計(jì)步功能；顯示裝置21具備計(jì)步界面，計(jì)步界面由第二顯示部分及第二輸入部分組成；其中:操作者通過第二輸入部分輸入開始計(jì)步指令和結(jié)束計(jì)步指令，中央處理裝置22記錄在開始計(jì)步指令和結(jié)束計(jì)步指令的操作時間內(nèi)接收到的計(jì)步信號的次數(shù)，根據(jù)計(jì)步信號的次數(shù)和標(biāo)定參數(shù)獲取牛運(yùn)動步數(shù)，具體地，牛運(yùn)動步數(shù)可通過公式:運(yùn)動步數(shù)=計(jì)步信號的次數(shù)*標(biāo)定參數(shù)(即牛單位運(yùn)動步數(shù))。
[0059]監(jiān)測牛的運(yùn)動步數(shù)，操作者可以判斷牛在一端時間的能量消耗情況，進(jìn)而對判斷飼料喂養(yǎng)量等飼養(yǎng)方面有輔助作用。
[0060]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，無線接收裝置23通過以下通信方式中的一種或多種接收計(jì)步信號:無線射頻識別RFID(Rad1 Frequency IDentificat1n)、近距離無線通訊技術(shù) NFC(Near Field Communicat1n)、藍(lán)牙和射頻 RF (Rad1 Frequency)。應(yīng)當(dāng)理解的是，無線接收裝置23與無線發(fā)射裝置13應(yīng)該互相兼容，優(yōu)選相同的通信方式；更應(yīng)該理解的是所述的通信方式僅代表目前的通信技術(shù)，任何可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例功能的通信方式都適用于本實(shí)用新型實(shí)施例。
[0061]需要說明的是，本實(shí)用新型的基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器及牛步系統(tǒng)實(shí)施例所述的摩擦發(fā)電機(jī)可包括多種結(jié)構(gòu)。下面簡單介紹幾種常見的結(jié)構(gòu)。
[0062]在本實(shí)用新型的的一個實(shí)施例中，可采用如圖5所示的具有三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)。如圖5所示，摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊的第一電極層1001，第一高分子聚合物絕緣層1002和第二電極層1003。其中，第二電極層1003與第一電極層1001構(gòu)成摩擦發(fā)電機(jī)的兩個輸出電極。優(yōu)選地，為了進(jìn)一步提高摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，第一高分子聚合物絕緣層1002和第二電極層1003相對設(shè)置的兩面中的至少一個面上設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)1000(圖5中的微納凹凸結(jié)構(gòu)1000設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層1002上)。
[0063]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，第一高分子聚合物絕緣層1002為選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纖維素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纖維素薄膜、纖維素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纖維(再生)海綿薄膜、聚氨酯彈性體薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纖維薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚異丁烯薄膜、聚氨酯柔性海綿薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇縮丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡膠薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡膠薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸鹽薄膜中的任意一種。
[0064]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，第一電極層1001所用材料是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金；其中，金屬是金、銀、鉬、鈀、銷、鎳、銅、鈦、鉻、錫、鐵、錳、鉬、鎢或隹凡；合金是銷合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、镲合金、鉛合金、錫合金、錦合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鉬合金、銀合金或鉭合金。
[0065]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，第二電極層1003所用材料與第一電極層1001所用的金屬或合金材料相同。
[0066]下面具體介紹一下如圖5所示的摩擦發(fā)電機(jī)的工作過程。當(dāng)該摩擦發(fā)電機(jī)的各層受到外力時，摩擦發(fā)電機(jī)中的第二電極層1003與第一高分子聚合物絕緣層1002表面相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，從而導(dǎo)致第一電極層1001和第二電極層1003之間出現(xiàn)電勢差。由于第一電極層1001和第二電極層1003之間電勢差的存在，自由電子將通過外電路由電勢低的一側(cè)流向電勢高的一側(cè)，從而在外電路中形成電流。當(dāng)該摩擦發(fā)電機(jī)的各層恢復(fù)到原來狀態(tài)時，這時形成在第一電極層1001和第二電極層1003之間的內(nèi)電勢消失，此時已平衡的第一電極層1001和第二電極層1003之間將再次產(chǎn)生反向的電勢差，則自由電子通過外電路形成反向電流。因此，可以在外電路中形成交流電信號。
[0067]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，可采用具有四層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，參考圖5所示的三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，本領(lǐng)域技術(shù)人可以較容易的理解其結(jié)構(gòu)、材料與工作原理，此處不再贅述。
[0068]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，可采用具有五層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，參考圖5所示的三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，本領(lǐng)域技術(shù)人可以較容易的理解其結(jié)構(gòu)、材料與工作原理，此處不再贅述。
[0069]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，可采用具有居間電極結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，參考圖5所示的三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)，本領(lǐng)域技術(shù)人可以較容易的理解其結(jié)構(gòu)、材料與工作原理，此處不再贅述。
[0070]需要說明的是，本實(shí)用新型的基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器及牛步系統(tǒng)實(shí)施例所述的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)可包括多種結(jié)構(gòu)。下面簡單介紹幾種常見的結(jié)構(gòu)。
[0071]本實(shí)用新型的第一種結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)如圖6和圖7所示。該氧化鋅納米發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極層5001，第一高分子聚合物絕緣層5002，氧化鋅納米陣列5000以及第二電極層5003。其中，第一電極層5001設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層5002的第一側(cè)表面上；其中，氧化鋅納米陣列5000垂直生長在第二電極層5003上且氧化鋅納米陣列5000的另一端設(shè)置有第一高分子聚合物絕緣層5002的第二側(cè)表面(或氧化鋅納米陣列5000垂直生長在第一高分子聚合物絕緣層5002的第二側(cè)表面上且氧化鋅納米陣列5000的另一端設(shè)置有第二電極層5003);其中，第一電極層5001和第二電極層5003構(gòu)成氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的兩個輸出端。
[0072]其中，第一高分子聚合物絕緣層5002所用的材料與如圖5所示的具有三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)的第一高分子聚合物絕緣層1002所用的材料相同。
[0073]其中，第一電極層5001所用材料與如圖5所示的具有三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)的第一電極層1001所用材料相同。其中，第二電極層5003所用材料與如圖5所示的具有三層結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電機(jī)的第一電極層1001所用的金屬或合金材料相同。下面具體介紹一下該氧化鋅納米發(fā)電機(jī)的工作原理。當(dāng)該氧化鋅納米發(fā)電機(jī)受到外力(例如撞擊)時，氧化鋅納米線陣列5000發(fā)生彎曲而處于拉伸狀態(tài)，由于氧化鋅材料壓電效應(yīng)的存在，故將會在氧化鋅納米線陣列5000的頂端產(chǎn)生高的電勢，在氧化鋅納米線陣列5000的底部產(chǎn)生低的電勢。此時，如果外電路是導(dǎo)通狀態(tài)，第一電極層5001與第二電極層5003通過外電路連接，那么自由電子將從電勢較低的底部的第二電極層5003流向電勢較高的頂部的第一電極層5001，從而在外電路中形成電流信號。而氧化鋅納米線陣列5000—側(cè)的第一高分子聚合物絕緣層5002將防止電子在內(nèi)部中和。當(dāng)本實(shí)用新型的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)各層恢復(fù)到原來狀態(tài)時，氧化鋅納米發(fā)電機(jī)中的各層也恢復(fù)其原來的平板狀態(tài)，因氧化鋅材料壓電效應(yīng)的存在將會在氧化鋅納米線陣列的頂端與底端之間再次產(chǎn)生電勢差，這時自由電子將從第一電極層5001經(jīng)由外電路流回到原來的第二電極層5003上，從而在外電路中形成反向電流。
[0074]本實(shí)用新型的第二種結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)如圖8和圖9所示。如圖8、9所示的第二種結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)，參考圖6和圖7所示的第一種結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米發(fā)電機(jī)，本領(lǐng)域技術(shù)人可以較容易的理解其結(jié)構(gòu)、材料與工作原理，此處不再贅述。
[0075]應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn):具有用于對數(shù)據(jù)信號實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。
[0076]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0077]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，包括: 發(fā)電裝置，其包括固定機(jī)構(gòu)、至少一個懸臂梁機(jī)構(gòu)以及至少一個納米發(fā)電機(jī)，其中，所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一端與所述固定機(jī)構(gòu)連接，另一端自由設(shè)置；所述納米發(fā)電機(jī)設(shè)置在所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一側(cè)表面上；所述發(fā)電裝置通過所述固定機(jī)構(gòu)設(shè)置在牛身體上，用于將牛運(yùn)動過程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能； 儲能裝置，用于存儲所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的所述電能，當(dāng)存儲的所述電能超過預(yù)設(shè)閾值時，將所述電能輸出；以及 無線發(fā)射裝置，接收并利用所述儲能裝置輸出的所述電能發(fā)射計(jì)步信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，所述發(fā)電裝置包括多個所述懸臂梁機(jī)構(gòu)，多個所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的一端排列固定設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個質(zhì)量負(fù)載，所述至少一個質(zhì)量負(fù)載分別固定設(shè)置在所述懸臂梁機(jī)構(gòu)的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，所述自供電計(jì)步信號發(fā)生器通過所述固定機(jī)構(gòu)捆綁在牛的小腿部位，所述儲能裝置及所述無線發(fā)射裝置分別固定設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，所述儲能裝置包括: 儲能組件，用于存儲所述發(fā)電裝置產(chǎn)生的所述電能； 開關(guān)組件，當(dāng)所述儲能組件存儲的所述電能超過所述預(yù)設(shè)閾值時，所述開關(guān)組件導(dǎo)通，將所述電能輸出給所述無線發(fā)射裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，所述無線發(fā)射裝置通過以下通信方式中的一種或多種發(fā)射所述計(jì)步信號: 無線射頻識別RFID、近距離無線通訊技術(shù)NFC、藍(lán)牙和射頻RF。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的自供電計(jì)步信號發(fā)生器，其特征在于，所述至少一個納米發(fā)電機(jī)為摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)，并且所述多個摩擦發(fā)電機(jī)和/或氧化鋅納米發(fā)電機(jī)之間通過串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式連接。
8.一種基于納米發(fā)電機(jī)的牛步系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于納米發(fā)電機(jī)的自供電計(jì)步信號發(fā)生器以及終端，其中: 所述終端進(jìn)一步包括: 無線接收裝置，接收所述計(jì)步信號； 中央處理裝置，與所述無線接收裝置連接，根據(jù)所述計(jì)步信號獲取牛的運(yùn)動量數(shù)據(jù)； 顯示裝置，用于顯示所述運(yùn)動量數(shù)據(jù)，其中，所述運(yùn)動量數(shù)據(jù)為單位時間內(nèi)接收到計(jì)步信號的次數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的牛步系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理裝置具備標(biāo)定功能；所述顯示裝置具備標(biāo)定界面，所述標(biāo)定界面由第一顯示部分及第一輸入部分組成；其中: 操作者通過第一輸入部分輸入標(biāo)定指令及標(biāo)定信息，所述標(biāo)定指令包括開始標(biāo)定指令及結(jié)束標(biāo)定指令，所述標(biāo)定信息包括標(biāo)定總步數(shù)； 所述中央處理裝置記錄在所述開始標(biāo)定指令和結(jié)束標(biāo)定指令的操作時間內(nèi)接收到的所述計(jì)步信號的次數(shù)，所述中央處理裝置根據(jù)所述計(jì)步信號的次數(shù)及所述標(biāo)定總步數(shù)完成標(biāo)定，得到標(biāo)定參數(shù)，其中，所述標(biāo)定參數(shù)包括所述無線發(fā)射裝置每發(fā)射一次所述計(jì)步信號對應(yīng)的所述牛的單位運(yùn)動步數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的牛步系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理裝置具備計(jì)步功能；所述顯示裝置具備計(jì)步界面，所述計(jì)步界面由第二顯示部分及第二輸入部分組成；其中: 操作者通過第二輸入部分輸入開始計(jì)步指令和結(jié)束計(jì)步指令，所述中央處理裝置記錄在所述開始計(jì)步指令和所述結(jié)束計(jì)步指令的操作時間內(nèi)接收到的所述計(jì)步信號的次數(shù)，所述中央處理裝置根據(jù)所述計(jì)步信號的次數(shù)和所述標(biāo)定參數(shù)獲取牛的運(yùn)動步數(shù)，并生成單位時間運(yùn)動步數(shù)曲線圖。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的牛步系統(tǒng)，其特征在于，所述無線接收裝置通過以下通信方式中的一種或多種接收所述計(jì)步信號: 無線射頻識別RFID、近距離無線通訊技術(shù)NFC、藍(lán)牙和射頻RF。
【文檔編號】G01C22/00GK204255380SQ201420299992
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】王竹, 吳振海 申請人:納米新能源（唐山）有限責(zé)任公司