基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，包括：第一摩擦件，包括第一电极层，且固定在转轴上；第二摩擦件，包括第二电极层，且固定在与所述转轴平行且位置相对固定的基底上；第一弹性连接件，其用于将所述第一摩擦件固定在所述转轴上；第二弹性连接件，其用于将所述第二摩擦件固定在所述基底上，且所述第一弹性连接件和第二弹性连接件的固定位置相对应，使得所述转轴在带动所述第一摩擦件旋转的过程中，每旋转一周，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触摩擦一次；其中，第一摩擦件和第二摩擦件发生接触的两个表面中，至少一个是贴合在相应电极层表面的绝缘材料层。

【技术实现步骤摘要】
基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置
[0001 ] 本技术涉及发电机及传感器
，尤其涉及一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，利用摩擦发电机产生的脉冲信号从而达到转速测量的目的。
技术介绍
转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同，转速传感器可分为模拟式和数字式两种。前者的输出信号值是转速的线性函数，后者的输出信号频率与转速成正比，或其信号峰值间隔与转速成反比。转速传感器的种类繁多、应用极广，我们日常生活中最常见的汽车车速传感器就是其中之一，目前汽车车速的测量都是通过安装在汽车上的车速传感器，通过和仪表盘的配合即可方便直观的读取车速。车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器。但是不管是哪种车速传感器都需要额外的电源进行供电才能正常工作。发电机是一种能够生成电荷，将正负电荷分开，并用电势产生的电荷驱动自由电子流的方法，它能够以电磁、压电、热电、甚至静电效应为基础。摩擦电和静电现象是一种非常普遍的现象，存在于我们日常生活中各个层面，从走路到开车等等。由于它很难被收集和利用，往往是被人们所忽略的一种能源形式。如果能够通过一种新的方法收集摩擦产生的电能或者利用该方法将日常生活中不规则的动能转成能够利用的电能，将对人们的日常生活产生重要影响。
技术实现思路
为了以一种节能环保的方式来测量转速，本技术提出了一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，可用于在汽车行驶过程中测速。当汽车在行驶的过程中会导致摩擦发电机产生较高的脉冲电压信号，汽车车轮每转动一周摩擦发电机便会产生一个较高的正向电压脉冲和一个较小的负向电压脉冲，通过仪表盘中的电路对发电机的脉冲信号进行解析即可测量出当前的车速，本技术提出的上述基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置适合于汽车、火车等车速测量的自驱动转速传感系统。根据本技术一方面，其提出了一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，其特征在于，包括:第一摩擦件，包括第一电极层，且固定在转轴上；第二摩擦件，包括第二电极层，且固定在与所述转轴平行且位置相对固定的基底上；第一弹性连接件，其用于将所述第一摩擦件固定在所述转轴上；第二弹性连接件，其用于将所述第二摩擦件固定在所述基底上，且所述第一弹性连接件和第二弹性连接件的固定位置相对应，使得所述转轴在带动所述第一摩擦件旋转的过程中，每旋转一周，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触摩擦一次；其中，第一摩擦件和第二摩擦件发生接触的两个表面中，至少一个是贴合在相应电极层表面的绝缘材料层。本技术提出的上述装置的核心部件为由韧性金属圆片构成的第一摩擦件和第二摩擦件，并且在这两块金属圆片电极的表面分别涂上一定厚度PVC和PVDF，并且它们通过高弹性系数的弹簧与固定支架相连，固定在车轴上的凹槽型的金属圆环和固定在汽车底盘上与金属环凹槽相匹配的金属小球，第一摩擦件上的电极层和金属圆环通过导线连接，它们构成一个等势体，第二摩擦件上的电极层通过导线直接接入电路，第一摩擦件上的电极层则通过金属小球然后再通过导线间接接入电路，并且整个传感系统都包裹在耐腐蚀的聚四氟乙烯塑料壳内以便克服各种恶劣环境如风霜雨雪沙尘等。【附图说明】图1是本技术中基于摩擦发电机自驱动转速传感器装置的结构示意图；图2是本技术实施例中摩擦发电机的结构示意图。【具体实施方式】为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明自，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。图1示出了本技术提出的基于摩擦发电机自驱动转速传感装置的结构示意图。如图1所示，所述基于摩擦发电机自驱动转速传感装置用于对转轴11进行测速，包括:摩擦发电机、第一固定支架1、第二固定支架2、第一弹性连接件3、第二弹性连接件4、第三固定支架5、金属小球6、金属圆环7和保护壳8,其中,所述摩擦发电机包括第一摩擦件9和第二摩擦件10，分别通过第一弹性连接件3和第二弹性连接件4固定在第一固定支架I和第二固定支架2的一端；第一固定支架I的另一端固定在所述转轴11上，第二固定支架2的另一端固定在与转轴11平行且保持固定距离的一底板12上，且第一固定支架I和第二固定支架2的位置相对应，使得转轴11在带动第一摩擦件9发生旋转时，第一摩擦件9能与第二摩擦件10发生接触摩擦。第三固定支架5的一端固定于所述底板12，且与第二固定支架2保持一定距离。所述金属小球6固定在第三固定支架5的另一端；所述金属圆环7固定套设于所述转轴11上并且与第一摩擦件9电性连接，所述金属圆环7的表面具有与所述金属小球6相匹配的环形凹槽，使得转轴11在转动过程中，所述金属小球6与所述环形凹槽始终接触，即形成电刷接触。所述保护壳8为一端固定在所述底板12且另一端密封的封装体，其用于封装所述摩擦发电机、第一固定支架1、第二固定支架2、第一弹性连接件3、第二弹性连接件4、第三固定支架5、金属小球6和金属圆环7，且所述保护壳8上具有供转轴穿过的通孔。所述保护壳8的形状可以根据上述转速传感装置中各部件的位置及使用环境来调整，可以为各种尺寸和形状，一个常规的例子是固定在所述底板12的一端为圆柱体，远离底板12的一端为半球体。图2示出了本技术实施例中摩擦发电机的结构示意图。该摩擦发电机包括:第一摩擦件9和第二摩擦件10 ;所述第一摩擦件9包括第一电极层13 ;所述第二摩擦件10包括第二电极层14，所述第一电极层13和第二电极层14相互接触摩擦的两个表面中，至少一个表面贴合有绝缘层，其中贴合在第一电极层13表面的被称为第一绝缘层15，而贴合在第二电极层14表面的被称为第二绝缘层16。所述第一电极层13和第二电极层14由金属材料制成，所述绝缘层由绝缘材料涂敷或直接粘贴而成；如果第一电极层13和第二电极层14相互接触的两个表面同时涂覆绝缘层时，需要保证这两个绝缘材料种类不同，最好是摩擦电极序相差较大的两种材料。优选地，第一电极层13两表面涂覆高分子聚合物聚偏氟乙烯(英文简写PVDF)，第二电极层14两表面涂覆聚氯乙烯(英文简写PVC)绝缘材料。为了确保传感装置在转轴11向两个方向旋转时都能够工作，优选在电极层的两个表面都贴合上绝缘材料(如图2所示)。所述第一弹性连接件3和第二弹性连接件4可以为弹簧。本技术提出的传感器装置的具体工作原理如下:转轴11在转动过程中带动第一固定支架I转动，相应地，通过第一弹性连接件3固定于第一固定支架I上的第一摩擦件9也随之转动，且由于固定第一摩擦件9和第二摩擦件10的第一固定支架I和第二固定支架2的位置相对应，因此转轴每转动一圈，且第一固定支架I转动到与第二固定支架2相对的位置时，第一摩擦件9和第二摩擦件10相接触并发生摩擦。由于第一摩擦件9和第二摩擦件10相互接触的两个表面材料的摩擦电极序相差较大，因此在发生摩擦的瞬间产生移动电荷，所产生的移动电荷在两个电极层之间形成一个脉冲电压，该脉冲电压即反映了转轴11的旋转速度。为了测量这个脉冲电压需要将两个电极层引出后与外电路的监测元件相连。其中第二电极层14由于位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，其特征在于，包括：第一摩擦件，包括第一电极层，且固定在转轴上；第二摩擦件，包括第二电极层，且固定在与所述转轴平行且位置相对固定的基底上；第一弹性连接件，其用于将所述第一摩擦件固定在所述转轴上；第二弹性连接件，其用于将所述第二摩擦件固定在所述基底上，且所述第一弹性连接件和第二弹性连接件的固定位置相对应，使得所述转轴在带动所述第一摩擦件旋转的过程中，每旋转一周，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触摩擦一次；其中，第一摩擦件和第二摩擦件发生接触的两个表面中，至少一个是贴合在相应电极层表面的绝缘材料层。

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦发电机的自驱动转速传感装置，其特征在于，包括: 第一摩擦件，包括第一电极层，且固定在转轴上； 第二摩擦件，包括第二电极层，且固定在与所述转轴平行且位置相对固定的基底上； 第一弹性连接件，其用于将所述第一摩擦件固定在所述转轴上； 第二弹性连接件，其用于将所述第二摩擦件固定在所述基底上，且所述第一弹性连接件和第二弹性连接件的固定位置相对应，使得所述转轴在带动所述第一摩擦件旋转的过程中，每旋转一周，所述第一摩擦件与第二摩擦件接触摩擦一次； 其中，第一摩擦件和第二摩擦件发生接触的两个表面中，至少一个是贴合在相应电极层表面的绝缘材料层。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括: 金属圆环，其固定套设于所述转轴上，与第一摩擦件保持一定距离，该金属圆环与所述第一摩擦件电性连接； 金属小球，其固定在所述基底上，且与所述金属圆环的形状相匹配，使得所述转轴在转动过程中，所述金属小球始终与所述金属圆环形成电刷接触。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述金属圆环具有与所述金属小球相配合的环形凹槽。4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层相互接触的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马嘉豪，张兆华，王锐，刘雄，任天令，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：新型
国别省市：北京;11