[发明专利]一种压力检测和发电的方法、鞋底结构和鞋

权利要求书

1.一种鞋底结构，包括鞋底，其特征在于，还包括：

分布在所述鞋底上的多个压力检测与发电一体化模块，其中，将鞋底分为5个区域，在每个区域均匀分布压力检测与发电一体化模块；

所述压力检测与发电一体化模块包括动电转换模块、压力陶瓷叠堆和压力采集模块；所述压力陶瓷叠堆包括：多片压力陶瓷片；所述压力陶瓷片包括：膜片和基板，所述膜片上设置有公共单电极，所述基板上设置有面积相等的双电极，构成同轴环状的传感器,以减小压力陶瓷片的非线性误差；

所述压力陶瓷叠堆的一端与所述动电转换模块连接，所述压力陶瓷叠堆受到压力发生形变时，所述动电转换模块在所述压力陶瓷叠堆的带动下发电；

所述压力陶瓷叠堆的另一端与所述压力采集模块连接，所述压力陶瓷叠堆受到压力发生形变时，所述压力采集模块根据所述压力陶瓷叠堆的形变值，获取所述压力陶瓷叠堆受到的压力信息；

所述动电转换模块包括气泵和电磁结构；

所述气泵的顶部与所述压力陶瓷叠堆的顶部固定连接，所述气泵的底部与所述压力陶瓷叠堆的底部固定连接；

所述压力陶瓷叠堆受到压力发生形变时，带动所述气泵运动，所述气泵带动所述电磁结构产生磁电感应，输出电能。

2.根据权利要求1所述的鞋底结构，其特征在于，所述压力采集模块包括压力采集电容；

所述压力采集电容的上电容板与所述压力陶瓷叠堆的顶部固定连接，所述压力采集电容的下电容板与所述压力陶瓷叠堆的底部固定连接；

所述压力陶瓷叠堆受到压力发生形变时，带动所述压力采集电容发生形变，所述压力采集模块根据所述压力采集电容形变后的电容值，确定所述压力陶瓷叠堆的形变值，并根据所述压力陶瓷叠堆的形变值，获取所述压力陶瓷叠堆受到的压力信息。

3.根据权利要求2所述的鞋底结构，其特征在于，所述压力采集模块通过如下公式，确定所述压力采集电容的形变值d1：

其中，ε为空气介电常数，S为所述压力采集电容的上电容板和下电容板之间的相对面积，C1为所述压力采集电容形变后的电容值，d0为所述压力采集电容形变前上电容板和下电容板之间的相对距离；

所述压力采集模块根据所述压力陶瓷叠堆的厚度与所述压力采集电容上电容板和下电容板之间相对距离的比例关系及所述d1，确定所述压力陶瓷叠堆的形变值Q；

所述压力采集模块根据所述Q及如下公式，获取所述压力陶瓷叠堆的应力T：

Q＝s^ET+dE；

其中，s^E为所述压力陶瓷叠堆电短路的情况下测得的弹性常数，d为所述压力陶瓷叠堆的压电常数，E为所述压力陶瓷叠堆内部的电场强度；

所述压力采集模块根据所述T，确定所述压力陶瓷叠堆受到的压力F，并根据所述F和所述压力陶瓷叠堆顶部的面积，确定所述压力陶瓷叠堆受到的压强。

4.根据权利要求1所述的鞋底结构，其特征在于，所述压力检测与发电一体化模块还包括：

与所述压力采集模块连接的通讯模块，所述通讯模块将所述压力采集模块获取到的压力信息上报给互联网平台；

与所述动电转换模块连接的存储模块，所述存储模块获取所述动电转换模块发电后输出的电能并存储。

5.根据权利要求4所述的鞋底结构，其特征在于，所述存储模块包括：

与所述动电转换模块连接的稳压电路；

与所述稳压电路连接的DC/DC转换器；

与所述DC/DC转换器连接的储能电路；

所述储能电路包括：

与所述DC/DC转换器连接的储能电容；

与所述储能电容通过交直流转换电路连接的电池。

6.根据权利要求5所述的鞋底结构，其特征在于，所述交直流转换电路采用惠思顿电桥进行去抖、去噪和数据处理；

所述惠思顿电桥包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联组成第一部分，所述第三电阻和所述第四电阻串联组成第二部分，所述第一部分与所述第二部分并联。