自供電定位鞋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自供電定位鞋，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位鞋一旦電源耗盡就無(wú)法正常使用，并且不能由親友等聯(lián)系人遠(yuǎn)程控制定位的問(wèn)題。該自供電定位鞋，包括鞋體，鞋體內(nèi)進(jìn)一步包括：電源模塊，中央處理模塊，GPS定位模塊以及無(wú)線通信模塊，其中，電源模塊與中央處理模塊相連，用于為中央處理模塊供電，其中，電源模塊進(jìn)一步包括納米摩擦發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置，納米摩擦發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)能裝置用于對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)；中央處理模塊與GPS定位模塊和無(wú)線通信模塊分別相連，用于控制GPS定位模塊進(jìn)行定位，并將GPS定位模塊產(chǎn)生的定位信息提供給無(wú)線通信模塊，由無(wú)線通信模塊將定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端。
【專利說(shuō)明】自供電定位鞋

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鞋，特別涉及一種自供電定位鞋。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，定位鞋作為一種高科技產(chǎn)品已經(jīng)逐步地走進(jìn)人們的生活。現(xiàn)有的定位鞋一般都采用電池或外部充電式電源進(jìn)行供電，但是在戶外探險(xiǎn)者掉隊(duì)或遇到意夕卜、老人或兒童迷路或遇到危險(xiǎn)、臥底警察遇到危險(xiǎn)、重要人物或高收入人群被綁架等諸多情況中，一旦定位鞋的電源耗盡，用戶是無(wú)法及時(shí)給定位鞋充電的，從而影響了定位鞋的使用，給用戶帶來(lái)了諸多不便并且可能危及用戶的生命安全。
[0003]另外，現(xiàn)有的定位鞋只能通過(guò)用戶主動(dòng)觸發(fā)的方式進(jìn)行定位信息的發(fā)送，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)由親友等聯(lián)系人遠(yuǎn)程控制定位信息發(fā)送的功能。由此可見(jiàn)，當(dāng)用戶因意外情況無(wú)法主動(dòng)進(jìn)行定位時(shí)，外界則無(wú)法聯(lián)系到該定位鞋的用戶，無(wú)法進(jìn)行營(yíng)救。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種自供電定位鞋，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位鞋一旦電源耗盡就無(wú)法正常使用，并且不能由親友等聯(lián)系人遠(yuǎn)程控制定位的問(wèn)題。
[0005]一種自供電定位鞋，包括鞋體，所述鞋體內(nèi)進(jìn)一步包括:電源模塊，中央處理模塊，GPS定位模塊以及無(wú)線通信模塊，其中，所述電源模塊與所述中央處理模塊相連，用于為所述中央處理模塊供電，其中，所述電源模塊進(jìn)一步包括納米摩擦發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，所述儲(chǔ)能裝置用于對(duì)所述電能進(jìn)行存儲(chǔ)；所述中央處理模塊與所述GPS定位模塊和所述無(wú)線通信模塊分別相連，用于控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位，并將所述GPS定位模塊產(chǎn)生的定位信息提供給所述無(wú)線通信模塊，由所述無(wú)線通信模塊將所述定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端。
[0006]可選地，該自供電定位鞋進(jìn)一步包括:報(bào)警開(kāi)關(guān)，其設(shè)置在所述鞋體上，且與所述中央處理模塊相連，用于觸發(fā)所述中央處理模塊，則所述中央處理模塊用于在接收到所述報(bào)警開(kāi)關(guān)的觸發(fā)時(shí)控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位。
[0007]可選地，所述報(bào)警開(kāi)關(guān)包括以下類型中的一種或多種:彈簧開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、震動(dòng)開(kāi)關(guān)和聲控開(kāi)關(guān)。
[0008]可選地，所述無(wú)線通信模塊進(jìn)一步用于接收來(lái)自外部設(shè)備的定位控制信號(hào)，并將所述定位控制信號(hào)發(fā)送給中央處理模塊，則所述中央處理模塊用于在接收到所述定位控制信號(hào)時(shí)控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位。
[0009]可選地，所述無(wú)線通信模塊包括GSM收發(fā)器、W1-Fi收發(fā)器、WCDMA收發(fā)器、GPRS收發(fā)器中的一個(gè)或多個(gè)。
[0010]可選地，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極；其中，所述第一電極設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；且所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面朝向所述第二電極設(shè)置，所述第一電極和第二電極分別為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端和第二輸出端。
[0011]可選地，所述第一高分子聚合物絕緣層朝向第二電極的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
[0012]可選地，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第二電極和所述第一高分子聚合物絕緣層之間的第二高分子聚合物絕緣層，則所述第二電極設(shè)置在所述第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；且所述第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面相對(duì)設(shè)置。
[0013]可選地，所述第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
[0014]可選地，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層和所述第二高分子聚合物絕緣層之間的居間薄膜層，其中，所述居間薄膜層和第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，和/或所述居間薄膜層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
[0015]可選地，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，居間電極層，第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極；其中，所述第一電極設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；所述第二電極設(shè)置在所述第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上，所述居間電極層設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與所述第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面之間，且所述第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)所述居間電極層的面上和/或所述第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)所述居間電極層的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，所述第一電極和第二電極串聯(lián)為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端，所述居間電極層為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二輸出端。
[0016]可選地，所述儲(chǔ)能裝置包括:整流電路模塊，與納米摩擦發(fā)電機(jī)的輸出端相連，用于將所述納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流處理；濾波電路模塊，與所述整流電路模塊相連，用于將所述整流電路模塊輸出的單向脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波處理而得到直流電信號(hào)；儲(chǔ)能元件，與所述濾波電路模塊相連，用于對(duì)所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0017]可選地，所述儲(chǔ)能元件為超級(jí)電容器，則所述儲(chǔ)能裝置還包括:充電控制模塊和開(kāi)關(guān)/變壓模塊；所述充電控制模塊與濾波電路模塊連接，接收所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)；所述充電控制模塊與所述超級(jí)電容器連接，接收所述超級(jí)電容器反饋的充電電壓；所述充電控制模塊與所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊連接，所述充電控制模塊根據(jù)所述直流電信號(hào)和所述充電電壓得到控制信號(hào)，向所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊輸出所述控制信號(hào)；所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊與所述濾波電路模塊連接，接收濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)；所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊與所述超級(jí)電容器連接，所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊根據(jù)接收的控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換和對(duì)所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)進(jìn)行變壓處理后輸出給所述超級(jí)電容器。
[0018]可選地，所述儲(chǔ)能裝置還包括:發(fā)電機(jī)控制模塊；所述發(fā)電機(jī)控制模塊與所述超級(jí)電容器連接，接收所述超級(jí)電容器反饋的充電電壓；所述發(fā)電機(jī)控制模塊與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)連接，所述發(fā)電機(jī)控制模塊根據(jù)所述充電電壓向所述納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出停止發(fā)電的信號(hào)。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)納米摩擦發(fā)電機(jī)為定位鞋供電，以實(shí)現(xiàn)定位功能。由于納米摩擦發(fā)電機(jī)能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)自給供電，無(wú)需電池或外接電源，因而避免了電源耗盡時(shí)不能及時(shí)供電的問(wèn)題。而且，由于其中的無(wú)線通信模塊可以主動(dòng)接收親友發(fā)來(lái)的定位控制信號(hào)，因而當(dāng)用戶因意外情況無(wú)法主動(dòng)進(jìn)行定位時(shí)，外界也可以聯(lián)系到該定位鞋的用戶，從而進(jìn)行營(yíng)救。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的定位鞋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2a示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的定位鞋的儲(chǔ)能裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2b示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的定位鞋的儲(chǔ)能裝置的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3a和圖3b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4a和圖4b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5a和圖5b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第三種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6a和圖6b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第四種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為充分了解本發(fā)明之目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅僅限于此。
[0028]本發(fā)明提供了一種自供電定位鞋，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位鞋一旦電源耗盡就無(wú)法正常使用，并且不能由親友等聯(lián)系人遠(yuǎn)程控制定位的問(wèn)題。
[0029]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的自供電定位鞋，包括鞋體，鞋體內(nèi)進(jìn)一步包括:電源模塊1，中央處理模塊2，GPS定位模塊3以及無(wú)線通信模塊4。
[0030]其中，電源模塊I與中央處理模塊2相連，用于為中央處理模塊2供電。其中，電源模塊I進(jìn)一步包括納米摩擦發(fā)電機(jī)11和儲(chǔ)能裝置12。納米摩擦發(fā)電機(jī)11用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，以實(shí)現(xiàn)自給供電，關(guān)于納米摩擦發(fā)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)將在后面單獨(dú)給予詳細(xì)介紹。儲(chǔ)能裝置12用于對(duì)納米摩擦發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲(chǔ)。可選地，儲(chǔ)能裝置12可以進(jìn)一步包括:整流電路，與納米摩擦發(fā)電機(jī)相連，用于對(duì)納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出的交流電能進(jìn)行整流，從而將把大小和方向都隨時(shí)間變化的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉较虿浑S時(shí)間變化，大小隨時(shí)間變化的單相脈動(dòng)直流電；濾波電路，與整流電路相連，將整流電路輸出的單相脈動(dòng)的直流信號(hào)中剩余的交流分量進(jìn)行濾波；變壓電路，與濾波電路相連，將濾波電路輸出的單相脈動(dòng)的直流信號(hào)進(jìn)行變壓處理，得到適合給儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電的電信號(hào)；儲(chǔ)能元件，與變壓電路相連，將變壓電路輸出的電能進(jìn)行存儲(chǔ)。這里，儲(chǔ)能元件可以靈活選用鋰電池、鎳氫電池、超級(jí)電容等儲(chǔ)能元件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶沒(méi)有使用定位功能時(shí)，用戶踩壓納米摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能會(huì)儲(chǔ)存在該儲(chǔ)能裝置中，并持續(xù)積累，以保證在使用定位功能時(shí)有充足的電能供應(yīng)。
[0031]下面以儲(chǔ)能裝置中的儲(chǔ)能元件以超級(jí)電容器為例，詳細(xì)介紹一下上述的儲(chǔ)能裝置12的兩種可能的結(jié)構(gòu)。
[0032]圖2a為本發(fā)明提供的自供電定位鞋中儲(chǔ)能裝置的一種電路原理示意圖。圖2a示出了儲(chǔ)能裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其與納米摩擦發(fā)電機(jī)11的連接關(guān)系。如圖2a所示，儲(chǔ)能裝置包括:整流電路模塊51、濾波電路模塊52以及超級(jí)電容器54。其中，整流電路模塊51與納米摩擦發(fā)電機(jī)11的輸出端相連，將納米摩擦發(fā)電機(jī)11輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流處理。具體地，整流電路模塊51的兩個(gè)輸入端51A和51B分別連接納米摩擦發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端，接收納米摩擦發(fā)電機(jī)11輸出的電信號(hào)。對(duì)于包括多個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，多個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端并聯(lián)在一起，然后與整流電路模塊51的兩個(gè)輸入端51A和51B連接。
[0033]整流電路模塊51的兩個(gè)輸出端51C和51D與濾波電路模塊52連接，整流電路模塊51將納米摩擦發(fā)電機(jī)11輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流處理后得到的單向脈動(dòng)直流電輸出給濾波電路模塊52。濾波電路模塊52與超級(jí)電容器54連接，濾波電路模塊52將整流電路模塊51輸出的單向脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波處理而得到直流電信號(hào)輸出給超級(jí)電容器54。
[0034]如圖2a所示，濾波電路模塊52具有兩個(gè)端。具體地，濾波電路模塊52的第一端52A與整流電路模塊51的輸出端51D連接，濾波電路模塊52的第二端52B與整流電路模塊51的輸出端51C連接。濾波電路模塊52的第一端52A與超級(jí)電容器的第一端54A連接，濾波電路模塊52的第二端52B與超級(jí)電容器的第二端54B連接。在實(shí)際應(yīng)用中，濾波電路模塊52的第二端52B —般接地。
[0035]對(duì)于圖2a所示的電路，當(dāng)外力作用于納米摩擦發(fā)電機(jī)時(shí)，會(huì)使納米摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)生機(jī)械形變，從而產(chǎn)生交流的脈沖電信號(hào)。此交流的脈沖電信號(hào)首先輸入給整流電路模塊，通過(guò)整流電路模塊對(duì)其進(jìn)行整流，得到單向脈動(dòng)的直流電。此單向脈動(dòng)的直流電又輸入給濾波電路模塊進(jìn)行濾波，將單向脈動(dòng)的直流電中的干擾雜波進(jìn)行濾除，得到直流電信號(hào)。最后，此直流電信號(hào)直接輸入給超級(jí)電容器進(jìn)行充電。這里可以為一個(gè)超級(jí)電容器充電，也可以為多個(gè)并聯(lián)的超級(jí)電容器同時(shí)充電。
[0036]上述電路的優(yōu)點(diǎn)是:(I)根據(jù)納米摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的大小與超級(jí)電容器電容和充電電壓的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)濾波電路模塊的相關(guān)參數(shù)，使得能夠最大限度的利用納米摩擦發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能，提高能量轉(zhuǎn)換效率；(2)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，納米摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓幅度范圍較大，可以通過(guò)調(diào)節(jié)濾波電路模塊的相關(guān)參數(shù)，將其調(diào)整為適應(yīng)給超級(jí)電容器充電的電壓，克服納米摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電壓大小的不確定性。
[0037]進(jìn)一步的，儲(chǔ)能裝置還可以采用一種更為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。圖2b為本發(fā)明提供的自供電定位鞋中儲(chǔ)能裝置的另一種電路原理示意圖。圖2b示出了優(yōu)選的儲(chǔ)能裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其與納米摩擦發(fā)電機(jī)的連接關(guān)系。如圖2b所示，儲(chǔ)能裝置除了包括整流電路模塊61、濾波電路模塊62和超級(jí)電容器65之外，還包括充電控制模塊63和開(kāi)關(guān)/變壓模塊64。其中整流電路模塊61和濾波電路模塊62的功能參見(jiàn)上文，不再贅述。
[0038]充電控制模塊63與濾波電路模塊62連接，接收濾波電路模塊62輸出的直流電壓信號(hào)Ul ;充電控制模塊63與超級(jí)電容器65連接，接收超級(jí)電容器65反饋的充電電壓U ;充電控制模塊63還與開(kāi)關(guān)/變壓模塊64連接，充電控制模塊63根據(jù)直流電壓信號(hào)Ul和充電電壓U得到控制信號(hào)，向開(kāi)關(guān)/變壓模塊64輸出控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)/變壓模塊64與濾波電路模塊62連接，接收濾波電路模塊62輸出的直流電壓信號(hào)Ul ;開(kāi)關(guān)/變壓模塊64還與超級(jí)電容器65連接，開(kāi)關(guān)/變壓模塊64根據(jù)接收的控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換和對(duì)濾波電路模塊62輸出的直流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，調(diào)節(jié)為適應(yīng)給超級(jí)電容器65充電的電壓U2。
[0039]對(duì)于圖2b所示的電路，與圖2a不同的是，經(jīng)過(guò)濾波處理得到的直流電壓信號(hào)Ul輸入給充電控制模塊63，充電控制模塊63會(huì)根據(jù)此直流電壓信號(hào)Ul的大小，來(lái)決定何時(shí)對(duì)超級(jí)電容器65充電；并且對(duì)超級(jí)電容器65充電狀況進(jìn)行密切監(jiān)視，根據(jù)超級(jí)電容器65充電的狀況來(lái)控制開(kāi)關(guān)/變壓模塊64。經(jīng)過(guò)濾波電路模塊62的輸出電壓是一個(gè)逐步增大的輸出電壓，這個(gè)輸出電壓直到增到限壓電壓，這個(gè)限壓電壓是一個(gè)電路保護(hù)電壓，防止電路因電壓過(guò)高而損壞。
[0040]由于整個(gè)充電電路模塊是沒(méi)有外接電源的，充電控制模塊63控制開(kāi)關(guān)/變壓模塊64給超級(jí)電容器65充電的工作電源也是來(lái)自于納米摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)的電，因此特意在充電控制模塊63設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)電壓，當(dāng)濾波電路模塊62輸出電壓達(dá)到該啟動(dòng)電壓以后，充電控制模塊63才驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)/變壓模塊64啟動(dòng)充電。
[0041]充電控制模塊63的另一個(gè)作用是根據(jù)經(jīng)過(guò)濾波得到的直流電壓信號(hào)Ul的大小和超級(jí)電容器65充電電壓U的大小，對(duì)直流電壓信號(hào)Ul進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)為適應(yīng)超級(jí)電容器65充電的電壓U2，并選擇性驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)/變壓模塊64給超級(jí)電容器65充電。
[0042]根據(jù)C=Q/U可知，超級(jí)電容器的容量C為一個(gè)固定值，在給超級(jí)電容器充電的過(guò)程中，電荷量Q在不斷增加，隨之超級(jí)電容器的電壓U也在不斷上升。為了更有效的給超級(jí)電容器充電，充電控制模塊63根據(jù)超級(jí)電容器65反饋的充電電壓U以及濾波電路模塊62輸出的直流電壓信號(hào)Ul的數(shù)值信息，來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)/變壓模塊64中的電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓Ul到U2的轉(zhuǎn)換，得到超級(jí)電容器65的實(shí)時(shí)充電電壓U2。U2和U之間有一個(gè)相應(yīng)的充電匹配關(guān)系，以保證最高的能量轉(zhuǎn)換效率。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)超級(jí)電容器65的充滿電壓為U0，充電控制模塊63將超級(jí)電容器65反饋的充電電壓U與UO進(jìn)行比較，若U小于UO，表明超級(jí)電容器65還未充滿，需要繼續(xù)充電；若U等于U0，表明超級(jí)電容器65已充滿。同時(shí)，充電控制模塊63還將濾波電路模塊62輸出的直流電壓信號(hào)Ul與UO比較，若Ul大于U0，則充電控制模塊63輸出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)/變壓模塊64對(duì)Ul進(jìn)行降壓處理，得到超級(jí)電容器65的實(shí)時(shí)充電電壓U2 ;若Ul小于UO，則充電控制模塊63輸出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)/變壓模塊64對(duì)Ul進(jìn)行升壓處理，得到超級(jí)電容器65的實(shí)時(shí)充電電壓U2。
[0043]這里可以為一個(gè)超級(jí)電容器充電，也可以為多個(gè)超級(jí)電容器充電，如圖2b，示出了三個(gè)超級(jí)電容器，這三個(gè)超級(jí)電容器并聯(lián)在一起。當(dāng)為多個(gè)超級(jí)電容器充電時(shí)，可以逐個(gè)充滿，也可以同時(shí)充滿。逐個(gè)充滿是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的:充電控制模塊63將當(dāng)前正在充電的超級(jí)電容器反饋的充電電壓U與其充滿電壓UO進(jìn)行比較，如果U已經(jīng)達(dá)到U0，那么充電控制模塊63輸出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)/變壓模塊64將開(kāi)關(guān)切換到下一個(gè)超級(jí)電容器，繼續(xù)為下一個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行充電。
[0044]進(jìn)一步的，為了保護(hù)納米摩擦發(fā)電機(jī)，儲(chǔ)能裝置還可以包括發(fā)電機(jī)控制模塊66。該發(fā)電機(jī)控制模塊66與超級(jí)電容器65連接，接收超級(jí)電容器65反饋的充電電壓U ;發(fā)電機(jī)控制模塊66還與納米摩擦發(fā)電機(jī)連接，向納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出停止發(fā)電的信號(hào)。當(dāng)超級(jí)電容器65充滿時(shí)，會(huì)得到一充滿電壓，該充滿電壓反饋給發(fā)電機(jī)控制模塊66，進(jìn)而發(fā)電機(jī)控制模塊66會(huì)將納米摩擦發(fā)電機(jī)關(guān)閉，從而停止發(fā)電。
[0045]圖2b所示的電路的優(yōu)點(diǎn)是:(I)由于作用于納米摩擦發(fā)電機(jī)的外力大小的不確定，使得納米摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電大小也不確定，此電路能將不確定的電壓值轉(zhuǎn)換成適合超級(jí)電容器充電的電壓值，適應(yīng)性強(qiáng)，擴(kuò)展了自充電超級(jí)電容器的應(yīng)用領(lǐng)域；(2)由于電路中特別設(shè)計(jì)了充電控制模塊，根據(jù)超級(jí)電容器的實(shí)時(shí)電壓來(lái)調(diào)節(jié)其充電電壓，使超級(jí)電容器的實(shí)時(shí)電壓與充電電壓保持了一個(gè)動(dòng)態(tài)匹配關(guān)系，達(dá)到了使納米摩擦發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能最大限度的充給了超級(jí)電容器，實(shí)現(xiàn)了最大的儲(chǔ)能效果；(3)根據(jù)超級(jí)電容器的充滿，發(fā)電機(jī)控制模塊控制納米摩擦發(fā)電機(jī)工作與否，進(jìn)而延長(zhǎng)納米摩擦發(fā)電機(jī)的使用壽命；
(4)當(dāng)為多個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行充電時(shí)，其中一個(gè)充滿時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換到下一個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行充電。
[0046]介紹完電源模塊的實(shí)現(xiàn)方式后，繼續(xù)參照?qǐng)D1，中央處理模塊2分別與GPS定位模塊3和無(wú)線通信模塊4相連，用于控制GPS定位模塊3進(jìn)行定位，并將GPS定位模塊3產(chǎn)生的定位信息提供給無(wú)線通信模塊4，由無(wú)線通信模塊4將上述定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端。
[0047]具體地，中央處理模塊2在控制GPS定位模塊3進(jìn)行定位時(shí)，主要通過(guò)主動(dòng)觸發(fā)和被動(dòng)觸發(fā)兩種方式進(jìn)行控制。
[0048]在主動(dòng)觸發(fā)的方式中，需要在定位鞋的鞋體上設(shè)置一個(gè)報(bào)警開(kāi)關(guān)5，該報(bào)警開(kāi)關(guān)5與中央處理模塊2相連，用于對(duì)中央處理模塊2進(jìn)行觸發(fā)。當(dāng)中央處理模塊2接收到報(bào)警開(kāi)關(guān)5的觸發(fā)時(shí)，則控制GPS定位模塊3進(jìn)行定位。其中，報(bào)警開(kāi)關(guān)可以是以下類型中的一種或多種:彈簧開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、震動(dòng)開(kāi)關(guān)和聲控開(kāi)關(guān)。如果報(bào)警開(kāi)關(guān)為彈簧開(kāi)關(guān)或按鈕開(kāi)關(guān)，則當(dāng)用戶按下報(bào)警開(kāi)關(guān)時(shí)，報(bào)警開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)向中央處理模塊發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，中央處理模塊根據(jù)該觸發(fā)信號(hào)來(lái)控制GPS定位模塊進(jìn)行定位；如果報(bào)警開(kāi)關(guān)為震動(dòng)開(kāi)關(guān)或聲控開(kāi)關(guān)，則當(dāng)定位鞋的震動(dòng)程度超出預(yù)設(shè)的震動(dòng)閾值，或者周圍聲音的頻率超出預(yù)設(shè)的頻率閾值時(shí)，報(bào)警開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)向中央處理模塊發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，中央處理模塊根據(jù)該觸發(fā)信號(hào)來(lái)控制GPS定位模塊進(jìn)行定位。主動(dòng)觸發(fā)的方式可以由用戶在迷路或遇到危險(xiǎn)時(shí)主動(dòng)地觸發(fā)定位功能，以得到救援。該方式適用于用戶行動(dòng)自由且能夠主動(dòng)觸發(fā)的情況。
[0049]在被動(dòng)觸發(fā)的方式中，由親友或警察在需要對(duì)用戶進(jìn)行定位時(shí)，通過(guò)外部設(shè)備(例如手機(jī)、尋呼機(jī)等)向定位鞋內(nèi)部的無(wú)線通信模塊發(fā)送定位控制信號(hào)。無(wú)線通信模塊接收到該定位控制信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)發(fā)給中央處理模塊，中央處理模塊在接收到該定位控制信號(hào)后控制GPS定位模塊進(jìn)行定位。被動(dòng)觸發(fā)的方式可以由親友在聯(lián)系不上用戶時(shí)主動(dòng)發(fā)起，以便獲知用戶的行蹤。該方式適用于用戶行動(dòng)不便且無(wú)法主動(dòng)觸發(fā)的情況。而且，該方式特別適用于患有老年癡呆的老人或離家出走的孩子。當(dāng)GPS定位模塊受到中央處理模塊的控制進(jìn)行定位時(shí)，首先需要捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)，并根據(jù)捕獲到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位計(jì)算，從而得到用戶所處的位置信息，也叫定位信息，并將該定位信息通過(guò)中央處理模塊提供給無(wú)線通信模塊，由無(wú)線通信模塊將該定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端。其中，根據(jù)GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位的具體過(guò)程可參照常規(guī)的定位方式進(jìn)行，此處不再贅述。另外，由于定位計(jì)算是一種非常復(fù)雜的計(jì)算，所以GPS定位模塊進(jìn)行定位計(jì)算時(shí)需要耗費(fèi)大量的電能，因此，本發(fā)明中優(yōu)選地可以采用一種云GPS技術(shù)，將復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)交由大型云端服務(wù)器處理，從而減少GPS定位模塊的計(jì)算量，節(jié)約電能。
[0050]無(wú)線通信模塊除了用于將上述定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端之外，還可以同時(shí)向預(yù)定的接收端發(fā)送報(bào)警信號(hào)，以便引起注意。其中，預(yù)定的接收端可以是該定位鞋用戶的親友的手機(jī)，或者，也可以是派出所的電話等，為此，需要事先將親友的手機(jī)號(hào)或派出所的電話號(hào)碼存儲(chǔ)在無(wú)線通信模塊4中。另外，還可以是緊急呼叫號(hào)碼對(duì)應(yīng)的接收端，例如，無(wú)線通信模塊4將呼叫110等緊急號(hào)碼，并自動(dòng)轉(zhuǎn)接到最近的110服務(wù)臺(tái)。而且，為了確保用戶能夠及時(shí)得到救援，該預(yù)定的接收端可以是多個(gè)，例如，可以分別向多個(gè)親友發(fā)送定位信息。其中，定位信息的傳送形式可以根據(jù)需要靈活設(shè)置，例如，可以通過(guò)短消息進(jìn)行傳送，也可以通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行傳送，還可以同時(shí)通過(guò)短消息和語(yǔ)音進(jìn)行傳送。
[0051]上述的無(wú)線通信模塊可以包括GSM收發(fā)器、W1-Fi收發(fā)器、WCDMA收發(fā)器和GPRS收發(fā)器中的一種或多種。當(dāng)無(wú)線通信模塊包括上述收發(fā)器中的多種時(shí)，可以根據(jù)使用環(huán)境的具體情況來(lái)選擇一種合適的收發(fā)器進(jìn)行使用。下面以無(wú)線通信模塊為GSM收發(fā)器為例進(jìn)行介紹。當(dāng)無(wú)線通信模塊為GSM收發(fā)器時(shí)，該GSM收發(fā)器即為GSM系統(tǒng)中的移動(dòng)臺(tái)，除了移動(dòng)臺(tái)之外，GSM系統(tǒng)還需要包括基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，以便于完成移動(dòng)臺(tái)與其他通信設(shè)備(例如親友的手機(jī))之間的通信，關(guān)于基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的具體構(gòu)成屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，此處不再贅述。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)納米摩擦發(fā)電機(jī)為定位鞋供電，以實(shí)現(xiàn)定位功能。由于納米摩擦發(fā)電機(jī)能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)自給供電，無(wú)需電池或外接電源，因而避免了電源耗盡時(shí)不能及時(shí)供電的問(wèn)題。而且，由于無(wú)線通信模塊可以主動(dòng)接收親友發(fā)來(lái)的定位控制信號(hào)，因而當(dāng)用戶因意外情況無(wú)法主動(dòng)進(jìn)行定位時(shí)，外界也可以聯(lián)系到該定位鞋的用戶，從而進(jìn)行營(yíng)救。
[0053]在上述實(shí)施例中，納米摩擦發(fā)電機(jī)是核心部件，正是由于納米摩擦發(fā)電機(jī)的自發(fā)電功能，才使定位鞋得以實(shí)現(xiàn)自供電。下面具體介紹一下其中的納米摩擦發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0054]納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)如圖3a和圖3b所示。圖3a和圖3b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極111，第一高分子聚合物絕緣層112，以及第二電極113。具體地，所述第一電極111設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層112的第一側(cè)表面上；且所述第一高分子聚合物絕緣層112的第二側(cè)表面與第二電極113的表面接觸摩擦并在第二電極和第一電極處感應(yīng)出電荷。因此，上述的第一電極和第二電極也可以分別稱作納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端和第二輸出端。
[0055]為了提高納米摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力，在第一高分子聚合物絕緣層112的第二側(cè)表面(即相對(duì)第二電極113的面上)可以進(jìn)一步設(shè)置微納結(jié)構(gòu)120。因此，當(dāng)納米摩擦發(fā)電機(jī)受到擠壓時(shí)，所述第一高分子聚合物絕緣層112與第二電極113的相對(duì)表面能夠更好地接觸摩擦，并在第一電極111和第二電極113處感應(yīng)出較多的電荷。由于上述的第二電極主要用于與第一高分子聚合物絕緣層摩擦，因此，第二電極也可以稱之為摩擦電極。
[0056]上述的微納結(jié)構(gòu)120具體可以采取如下兩種可能的實(shí)現(xiàn)方式:第一種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是微米級(jí)或納米級(jí)的非常小的凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)能夠增加摩擦阻力，提高發(fā)電效率。所述凹凸結(jié)構(gòu)能夠在薄膜制備時(shí)直接形成，也能夠用打磨的方法使第一高分子聚合物絕緣層的表面形成不規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，該凹凸結(jié)構(gòu)可以是半圓形、條紋狀、立方體型、四棱錐型、或圓柱形等形狀的凹凸結(jié)構(gòu)。第二種方式為，該微納結(jié)構(gòu)是納米級(jí)孔狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)第一高分子聚合物絕緣層所用材料優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度為0.5-1.2mm (優(yōu)選1.0mm)，且其相對(duì)第二電極的面上設(shè)有多個(gè)納米孔。其中，每個(gè)納米孔的尺寸，即寬度和深度，可以根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選的納米孔的尺寸為:寬度為1-1OOnm以及深度為4_50 μ m。納米孔的數(shù)量可以根據(jù)需要的輸出電流值和電壓值進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的這些納米孔是孔間距為2-30 μ m的均勻分布，更優(yōu)選的平均孔間距為9 μ m的均勻分布。
[0057]下面具體介紹一下上述的納米摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理。當(dāng)該納米摩擦發(fā)電機(jī)的各層向下彎曲時(shí)，納米摩擦發(fā)電機(jī)中的第二電極與第一高分子聚合物絕緣層表面相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，靜電荷的產(chǎn)生會(huì)使第一電極和第二電極之間的電容發(fā)生改變，從而導(dǎo)致第一電極和第二電極之間出現(xiàn)電勢(shì)差，因而自由電子將通過(guò)第一電極和第二電極分別由電勢(shì)低的一側(cè)流向電勢(shì)高的一側(cè)，從而在外電路中形成電流。另外，當(dāng)該納米摩擦發(fā)電機(jī)的各層恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)時(shí)，這時(shí)形成在第一電極和第二電極之間的內(nèi)電勢(shì)消失，此時(shí)已平衡的第一電極和第二電極之間將再次產(chǎn)生反向的電勢(shì)差，則自由電子通過(guò)外電路形成反向電流。通過(guò)反復(fù)摩擦和恢復(fù)，就可以在外電路中形成周期性的交流電信號(hào)。
[0058]根據(jù)發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，金屬與高分子聚合物摩擦，金屬更易失去電子，因此采用金屬電極與高分子聚合物摩擦能夠提高能量輸出。相應(yīng)地，在圖3a和圖3b所示的納米發(fā)電機(jī)中，第二電極由于需要作為摩擦電極(即金屬)與第一高分子聚合物絕緣層進(jìn)行摩擦，因此其材料可以選自金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鶴或鑰;；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金。第一電極由于不需要進(jìn)行摩擦，因此，除了可以選用上述羅列的第二電極的材料之外，其他能夠制作電極的材料也可以應(yīng)用，也就是說(shuō)，第一電極除了可以選自金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢或釩；合金可以是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鑰合金、鈮合金或鉭合金之外，還可以選自銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜等非金屬材料。
[0059]由此可見(jiàn)，圖3a和圖3b所示的納米發(fā)電機(jī)主要通過(guò)金屬(第二電極)與聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)之間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)，主要利用了金屬容易失去電子的特性，使第二電極與第一高分子聚合物絕緣層之間形成感應(yīng)電場(chǎng)，從而產(chǎn)生電壓或電流。
[0060]納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)如圖4a和圖4b所示。圖4a和圖4b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極111，第一高分子聚合物絕緣層112，第二高分子聚合物絕緣層114以及第二電極113。具體地，第一電極111設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層112的第一側(cè)表面上；所述第二電極113設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層114的第一側(cè)表面上；其中，所述第一高分子聚合物絕緣層112的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層114的第二側(cè)表面接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷。其中，第一電極和第二電極也可以分別稱作納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端和第二輸出端。
[0061 ] 為了提高納米摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力，所述第一高分子聚合物絕緣層112和第二高分子聚合物絕緣層114相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)120。因此，當(dāng)納米摩擦發(fā)電機(jī)受到擠壓時(shí)，所述第一高分子聚合物絕緣層112與第二高分子聚合物絕緣層114的相對(duì)表面能夠更好地接觸摩擦，并在第一電極111和第二電極113處感應(yīng)出較多的電荷。上述的微納結(jié)構(gòu)可參照上文的描述，此處不再贅述。
[0062]圖4a和圖4b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理與圖3a和圖3b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理類似。區(qū)別僅在于，當(dāng)圖4a和圖4b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的各層彎曲時(shí)，是由第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的表面相互摩擦來(lái)產(chǎn)生靜電荷的。因此，關(guān)于圖4a和圖4b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理此處不再贅述。
[0063]圖4a和圖4b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)主要通過(guò)聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)與聚合物(第二高分子聚合物絕緣層)之間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)。
[0064]在圖4a和圖4b所示的結(jié)構(gòu)中第一電極和第二電極所用材料可以是銦錫氧化物、石墨烯、銀納米線膜、金屬或合金，其中金屬可以是金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、猛、鑰、鶴或鑰;；合金可以是招合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、秘合金、銦合金、鎵合金、鶴合金、鑰合金、銀合金或鉭合金?？梢钥闯?，由于在圖4a和圖4b所示的結(jié)構(gòu)中，第二電極不需要作為摩擦電極，因此，第二電極也可以選取非金屬材料實(shí)現(xiàn)。
[0065]在上述兩種結(jié)構(gòu)中，上述的第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層分別選自聚酰亞胺薄膜、苯胺甲醛樹(shù)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(duì)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一種。其中，原則上第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)可以相同，也可以不同。但是，如果兩層高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)都相同，會(huì)導(dǎo)致摩擦起電的電荷量很小。因此優(yōu)選地，第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)不同。
[0066]除了上述兩種結(jié)構(gòu)外，納米摩擦發(fā)電機(jī)還可以采用第三種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖5a和圖5b所示。圖5a和圖5b分別示出了納米摩擦發(fā)電機(jī)的第三種結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖和剖面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，第三種結(jié)構(gòu)在第二種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)居間薄膜層，即:第三種結(jié)構(gòu)的納米摩擦發(fā)電機(jī)包括依次層疊設(shè)置的第一電極111、第一高分子聚合物絕緣層112、居間薄膜層110、第二高分子聚合物絕緣層114以及第二電極113。具體地，所述第一電極設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；所述第二電極設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上，且居間薄膜層設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面和第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面之間。其中，所述居間薄膜層和第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，和/或所述居間薄膜層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，關(guān)于微納結(jié)構(gòu)的具體設(shè)置方式可參照上文描述，此處不再贅述。
[0067]優(yōu)選地，居間薄膜層的第一側(cè)表面設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面上，且居間薄膜層的第二側(cè)表面與第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面接觸，此時(shí)，由于居間薄膜層與第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)固定，因此，當(dāng)該納米發(fā)電機(jī)受到擠壓時(shí)，所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與居間薄膜層的第二側(cè)表面接觸摩擦并在第一電極和第二電極處感應(yīng)出電荷。由此可見(jiàn)，所述第一電極和第二電極分別作為所述納米發(fā)電機(jī)的兩個(gè)輸出端。
[0068]在圖5a和圖5b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)中，居間薄膜層110的第一側(cè)表面(即未設(shè)有微納結(jié)構(gòu)的一側(cè))是固定在第二高分子聚合物絕緣層114的第二側(cè)表面上的，固定的方法可以是用一層薄的未固化的高分子聚合物絕緣層作為粘結(jié)層，經(jīng)過(guò)固化后，居間薄膜層110將牢牢地固定于第二高分子聚合物絕緣層114上。居間薄膜層110設(shè)有微納結(jié)構(gòu)的一側(cè)與第一高分子聚合物絕緣層112的第二側(cè)表面接觸。
[0069]圖5a和圖5b所示的納米摩擦發(fā)電機(jī)的材質(zhì)可以參照第二種結(jié)構(gòu)的納米摩擦發(fā)電機(jī)的材質(zhì)進(jìn)行選擇。其中，居間薄膜層也可以選自透明高聚物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物(LCP)中的任意一種。其中，所述第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的材料優(yōu)選透明高聚物聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET);其中，所述居間薄膜層的材料優(yōu)選聚二甲基硅氧烷(PDMS)。上述的第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層、居間薄膜層的材質(zhì)可以相同，也可以不同。但是，如果三層高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)都相同，會(huì)導(dǎo)致摩擦起電的電荷量很小，因此，為了提高摩擦效果，居間薄膜層的材質(zhì)不同于第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層，而第一高分子聚合物絕緣層與第二高分子聚合物絕緣層的材質(zhì)則優(yōu)選相同，這樣，能減少材料種類，使本發(fā)明的制作更加方便。
[0070]在圖5a和圖5b所示的實(shí)現(xiàn)方式中，居間薄膜層110是一層聚合物膜，因此實(shí)質(zhì)上與圖4a和圖4b所示的實(shí)現(xiàn)方式類似，仍然是通過(guò)聚合物(居間薄膜層10)和聚合物(第一高分子聚合物絕緣層)之間的摩擦來(lái)發(fā)電的。其中，居間薄膜容易制備且性能穩(wěn)定。
[0071]另外，納米摩擦發(fā)電機(jī)還可以采用第四種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6a和圖6b所示，包括:依次層疊設(shè)置的第一電極111，第一高分子聚合物絕緣層112，居間電極層180，第二高分子聚合物絕緣層114和第二電極113 ;其中，第一電極111設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層112的第一側(cè)表面上；第二電極113設(shè)置在第二高分子聚合物絕緣層114的第一側(cè)表面上，所述居間電極層180設(shè)置在第一高分子聚合物絕緣層112的第二側(cè)表面與第二高分子聚合物絕緣層114的第二側(cè)表面之間。其中，第一高分子聚合物絕緣層112相對(duì)居間電極層180的面和居間電極層180相對(duì)第一高分子聚合物絕緣層112的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)(圖未示)；第二高分子聚合物絕緣層114相對(duì)居間電極層180的面和居間電極層180相對(duì)第二高分子聚合物絕緣層114的面中的至少一個(gè)面上設(shè)置有微納結(jié)構(gòu)(圖未示)。在這種方式中，通過(guò)居間電極層180與第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層之間摩擦產(chǎn)生靜電荷，由此將在居間電極層180與第一電極和第二電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差，此時(shí)，第一電極和第二電極串聯(lián)為納米摩擦發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸出端；所述居間電極層為納米摩擦發(fā)電機(jī)的另一個(gè)輸出端。
[0072]在圖6a和圖6b所示的結(jié)構(gòu)中，第一高分子聚合物絕緣層、第二高分子聚合物絕緣層、第一電極和第二電極的材質(zhì)可以參照第二種結(jié)構(gòu)的納米發(fā)電機(jī)進(jìn)行選擇。居間電極層80可以選擇導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電高分子、金屬材料，金屬材料包括純金屬和合金，純金屬選自金、銀、鉬、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鑰、鎢、釩等，合金可以選自輕合金(鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金等)、重有色合金(銅合金、鋅合金、猛合金、鎳合金等)、低熔點(diǎn)合金(鉛、錫、鎘、鉍、銦、鎵及其合金)、難熔合金(鎢合金、鑰合金、鈮合金、鉭合金等)。居間電極層80的厚度優(yōu)選100 μ m-500 μ m，更優(yōu)選200 μ m。
[0073]上面介紹的納米發(fā)電機(jī)均為摩擦納米發(fā)電機(jī)，在實(shí)際情況中，納米發(fā)電機(jī)還可以是由壓電材料(例如氧化鋅納米線)制成的壓電納米發(fā)電機(jī)。
[0074]另外，為了提高發(fā)電量，上述定位鞋中的納米摩擦發(fā)電機(jī)可以進(jìn)一步設(shè)置為多個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)。當(dāng)納米摩擦發(fā)電機(jī)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，多個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)可以串聯(lián)也可以并聯(lián)。其中，當(dāng)納米摩擦發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)可提高電流的輸出強(qiáng)度，而納米摩擦發(fā)電機(jī)串聯(lián)時(shí)可提高電壓的輸出大小，從而能夠解決單個(gè)納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電流或電壓大小不能滿足定位鞋需求的問(wèn)題。為了同時(shí)獲得上述優(yōu)勢(shì)，也可以考慮將一部分納米摩擦發(fā)電機(jī)并聯(lián)，將另一部分納米摩擦發(fā)電機(jī)串聯(lián)。
[0075]本發(fā)明的自供電定位鞋采用納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電，只要使用者進(jìn)行踩壓摩擦就能產(chǎn)生電量為定位鞋供電，這不僅解決了電池電量用完后不能進(jìn)行供電的問(wèn)題，也省卻了更換電池或給充電電池充電所帶來(lái)的麻煩，極大的節(jié)約了資源。另外，本發(fā)明的自供電定位鞋由于具有無(wú)線接收功能，從而可以遠(yuǎn)端控制定位鞋開(kāi)啟GPS定位功能，所以可以更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制。
[0076]另外，在本發(fā)明中，可以將定位鞋中的電源模塊、中央處理模塊、GPS定位模塊以及無(wú)線通信模塊均設(shè)置在鞋底內(nèi)部，使得自供電定位鞋與普通鞋從外表上看沒(méi)有差別，從而實(shí)現(xiàn)良好的隱蔽性，其中暗藏的GPS定位模塊能夠在不被人察覺(jué)的前提下完成定位和報(bào)警功能。
[0077]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說(shuō)明中，為便于理解，對(duì)方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于上述步驟的順序并不作嚴(yán)格限制。
[0078]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0079]還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開(kāi)的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。
[0080]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自供電定位鞋，包括鞋體，其特征在于，所述鞋體內(nèi)進(jìn)一步包括:電源模塊，中央處理模塊，GPS定位模塊以及無(wú)線通信模塊，其中， 所述電源模塊與所述中央處理模塊相連，用于為所述中央處理模塊供電，其中，所述電源模塊進(jìn)一步包括納米摩擦發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)用于將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，所述儲(chǔ)能裝置用于對(duì)所述電能進(jìn)行存儲(chǔ)； 所述中央處理模塊與所述GPS定位模塊和所述無(wú)線通信模塊分別相連，用于控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位，并將所述GPS定位模塊產(chǎn)生的定位信息提供給所述無(wú)線通信模塊，由所述無(wú)線通信模塊將所述定位信息發(fā)送給預(yù)定的接收端。
2.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，進(jìn)一步包括: 報(bào)警開(kāi)關(guān)，其設(shè)置在所述鞋體上，且與所述中央處理模塊相連，用于觸發(fā)所述中央處理模塊，則所述中央處理模塊用于在接收到所述報(bào)警開(kāi)關(guān)的觸發(fā)時(shí)控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位。
3.如權(quán)利要求2所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述報(bào)警開(kāi)關(guān)包括以下類型中的一種或多種:彈簧開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、震動(dòng)開(kāi)關(guān)和聲控開(kāi)關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述無(wú)線通信模塊進(jìn)一步用于接收來(lái)自外部設(shè)備的定位控制信號(hào)，并將所述定位控制信號(hào)發(fā)送給中央處理模塊，則所述中央處理模塊用于在接收到所述定位控制信號(hào)時(shí)控制所述GPS定位模塊進(jìn)行定位。
5.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述無(wú)線通信模塊包括GSM收發(fā)器、W1-Fi收發(fā)器、WCDMA收發(fā)器、GPRS收發(fā)器中的一個(gè)或多個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，以及第二電極；其中，所述第一電極設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；且所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面朝向所述第二電極設(shè)置，所述第一電極和第二電極分別為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端和第二輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層朝向第二電極的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的自供電定位鞋,其特征在于,所述納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第二電極和所述第一高分子聚合物絕緣層之間的第二高分子聚合物絕緣層，則所述第二電極設(shè)置在所述第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；且所述第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面相對(duì)設(shè)置。
9.如權(quán)利要求8所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述第一高分子聚合物絕緣層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求8所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括:設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層和所述第二高分子聚合物絕緣層之間的居間薄膜層，其中，所述居間薄膜層為聚合物薄膜層，且所述居間薄膜層和第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，和/或所述居間薄膜層和第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)面中的至少一個(gè)面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述納米摩擦發(fā)電機(jī)包括:依次層疊設(shè)置的第一電極，第一高分子聚合物絕緣層，居間電極層，第二高分子聚合物絕緣層以及第二電極；其中，所述第一電極設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上；所述第二電極設(shè)置在所述第二高分子聚合物絕緣層的第一側(cè)表面上，所述居間電極層設(shè)置在所述第一高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面與所述第二高分子聚合物絕緣層的第二側(cè)表面之間，且所述第一高分子聚合物絕緣層相對(duì)所述居間電極層的面上和/或所述第二高分子聚合物絕緣層相對(duì)所述居間電極層的面上設(shè)有微納結(jié)構(gòu)，所述第一電極和第二電極串聯(lián)為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第一輸出端，所述居間電極層為所述納米摩擦發(fā)電機(jī)的第二輸出端。
12.如權(quán)利要求1所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置包括: 整流電路模塊，與納米摩擦發(fā)電機(jī)的輸出端相連，用于將所述納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出的電信號(hào)進(jìn)行整流處理； 濾波電路模塊，與所述整流電路模塊相連，用于將所述整流電路模塊輸出的單向脈動(dòng)直流電進(jìn)行濾波處理而得到直流電信號(hào)； 儲(chǔ)能元件，與所述濾波電路模塊相連，用于對(duì)所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。
13.如權(quán)利要求12所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述儲(chǔ)能元件為超級(jí)電容器，則所述儲(chǔ)能裝置還包括:充電控制模塊和開(kāi)關(guān)/變壓模塊； 所述充電控制模塊與濾波電路模塊連接，接收所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)；所述充電控制模塊 與所述超級(jí)電容器連接，接收所述超級(jí)電容器反饋的充電電壓；所述充電控制模塊與所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊連接，所述充電控制模塊根據(jù)所述直流電信號(hào)和所述充電電壓得到控制信號(hào)，向所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊輸出所述控制信號(hào)； 所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊與所述濾波電路模塊連接，接收濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)；所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊與所述超級(jí)電容器連接，所述開(kāi)關(guān)/變壓模塊根據(jù)接收的控制信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換和對(duì)所述濾波電路模塊輸出的直流電信號(hào)進(jìn)行變壓處理后輸出給所述超級(jí)電容器。
14.如權(quán)利要求13所述的自供電定位鞋，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置還包括:發(fā)電機(jī)控制豐旲塊; 所述發(fā)電機(jī)控制模塊與所述超級(jí)電容器連接，接收所述超級(jí)電容器反饋的充電電壓； 所述發(fā)電機(jī)控制模塊與所述納米摩擦發(fā)電機(jī)連接，所述發(fā)電機(jī)控制模塊根據(jù)所述充電電壓向所述納米摩擦發(fā)電機(jī)輸出停止發(fā)電的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01S19/17GK104076378SQ201310101294
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】徐傳毅 申請(qǐng)人:納米新能源（唐山）有限責(zé)任公司