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随着世界范围内的能源枯竭，以及在我国“雾霾肆虐”的巨大环境压力下，节能减排越来越被人们所重视，世界各国都在努力寻求新的清洁能源，发展环境友好型经济模式。作为一名当代的大学生，我有责任和义务去做些什么，因此我设计了一个节能减排的小装置——基于压电陶瓷发电技术的楼梯防滑带，希望为国家贡献自己的一份力量。rpt

该装置由压电发电装置，整流电路，超级电容电路，稳压充电电路，蓄电池以及金属支撑架六部分组成。防滑带设置在楼梯上，其核心为内部设有的压电陶瓷发电片，利用压电陶瓷的正压电效应进行工作，即当其在沿一定方向上受到外力而形变时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，从而实现机械能和电能的转换。当人们上下楼梯踩踏防滑带时，压电陶瓷片受到一定的压力，发生形变，极化强度变小，释放电荷，出现放电现象，产生一定的电流。再通过整流放大电路放大电压、超级电容暂时储存电量、稳压电路使产生的电压稳定，最终将压电陶瓷片的脉冲交变电流转化为稳压直流电储存到蓄电池中，以供楼道内照明系统和室内电子设备等使用。由于压电陶瓷本身脆性较大，故在其上部设有一个金属支撑架来承受大部分人体的重量，只将一小部分压力传给压电陶瓷发电片，延长其寿命。本装置将机械能转换为电能，充分利用人体的能量，实现节能减排的目的。其压电发电装置模型如图：rpt

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其中，2为壳体，主要承受人体的重量；5为压电陶瓷发电片，为该装置的核心部件，在受压形变时会释放电荷从而产生电流。rpt

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本装置的压电陶瓷发电片最高能产生60V的脉冲电压，经处理电路后最终可输出1.25-40V之间任意的电压，具有很高的通用性。以一个成年的体重为55kg计算，每下一阶楼梯重心降低0.15m，重力势能减少80.85J，根据压电陶瓷的电能和机械能装换公式，以其机电耦合系数为0.46计算，得一个成年人下一阶楼梯将会装换17.11J的电能。如果以12阶楼梯为一组，高峰期一小时人流量为800人，那么一小时就可以通过压电陶瓷产生164256J的电能，换算下来相当于功率为45.63w的一台发电机工作一小时的结果，如果按照当今我国标准煤炭发电的规定，一千瓦时的电消耗360g煤炭，那么这个压电发电装置一小时就可节省16.43g的煤炭，根据我所在大学每天上课的情况，一栋教学楼一天上下楼梯的人数可达3500人次，平均一人次上下3层楼，6组楼梯，那么这样一天可节省431.29g煤炭，一年节约省157.42kg，节能减排效果十分显著。rpt

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