基于摩擦发电机的位移传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于摩擦发电机的位移传感器，包括：屏蔽壳体，其内部限定出上下敞开的腔室；下盖板，其位于屏蔽壳体的下端；挤压块，其发生第一变形后设置在下盖板的上表面；承压板，其上表面的中心具有竖直设置的承压轴，承压板位于挤压块的上表面；摩擦发电组件，其由发电部、第一绝缘件和第二绝缘件组成，发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，第一摩擦发电部和第二摩擦发电部受挤压块第一变形产生的弹力挤压接触，使得相对的两个表面之间形成摩擦界面；上盖板，其位于屏蔽壳体的上端，承压轴受到外力时，承压板沿受力方向移动挤压挤压块发生第二变形，使第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电荷。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发电机
，具体而言，本技术涉及一种基于摩擦发电机的位移传感器。
技术介绍
位移传感器又称为线性传感器，是把位移转换为电量的传感器，包括电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。在这种转换过程中有许多物理量(例如压力、流量、加速度等)常常需要先变换为位移，然后再将位移变换成电量。因此位移传感器是一类重要的基本传感器。但是，上述提及的各种位移传感器无疑全部需要电能供应，不能够主动的发送电量信号给处理芯片，一方面在一定程度上限制了传感器的使用环境及范围，另一方面增加了能源的消耗，是一种不环保的器件。因此目前急需一种无源且能够适应各种使用环境的位移传感器。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种基于摩擦发电机的位移传感器，该基于摩擦发电机的位移传感器可以用于位移、速度、加速度以及力学的检测，并且不需要额外提供能源。在本技术的一个方面，本技术提出了一种基于摩擦发电机的位移传感器，包括:屏蔽壳体，所述屏蔽壳体内部限定出上下敞开的腔室；下盖板，所述下盖板位于所述屏蔽壳体的下端；挤压块，所述挤压块发生第一变形后设置在所述腔室内且位于所述下盖板的上表面；承压板，所述承压板上表面的中心具有竖直设置的承压轴，所述承压板可移动地设置在所述腔室内且位于所述挤压块的上表面； 摩擦发电组件，所述摩擦发电组件由发电部以及分别位于所述发电部上表面和下表面的第一绝缘件和第二绝缘件组成，所述摩擦发电组件位于所述腔室内且套设在所述承压轴上，所述发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部受所述挤压块发生所述第一变形后产生的弹力而挤压接触，使得所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相对的两个表面之间形成摩擦界面；以及上盖板，所述上盖板位于所述屏蔽壳体的上端且套设在所述承压轴上，所述承压轴上受到外力时，所述承压板沿受力方向移动挤压所述挤压块发生第二变形，进而使所述第一摩擦发电部和所述第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电荷。根据本技术实施例的基于摩擦发电机的位移传感器通过采用具有形变的挤压块使得摩擦发电组件中发电部的第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互挤压接触，而当承压轴受到外力时，挤压块再次发生形变，并且带动承压板使第二摩擦发电部远离第一摩擦发电部，该过程中第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相互接触的表面在分离瞬间摩擦产生电荷，其中，正电荷集中在第一摩擦发电部，负电荷集中在第二摩擦发电部(或正电荷集中在第二摩擦发电部、负电荷集中在第一发电部)，从而使得第一摩擦发电部和第二摩擦发电部之间存在电势差或第一摩擦发电部和第二摩擦发电部的任何一个与零电势物体(如屏蔽壳体)之间存在电势差，然后通过相应的测量设备(如静电电压计)可以测得输出电压。本技术提供的基于摩擦发电机的位移传感器的优势在于，提供了一种不需要能源且能够主动发射电学信号的传感器器件，在节约能源的同时拥有了适用范围更广的特点。另外，根据本技术上述实施例的基于摩擦发电机的位移传感器还可以具有如下附加的技术特征:在本技术的一些实施例中，所述第一摩擦发电部通过第一绝缘件固定连接在所述上盖板的下表面，所述第二摩擦发电部通过第二绝缘件固定连接在所述承压板的上表面。由此，可以有效避免电荷的泄漏。在本技术的一些实施例中，所述第一绝缘件包括从上至下层叠的第一绝缘层和第一绝缘垫圈，所述第二绝缘件包括从上至下层叠的第二绝缘垫圈和第二绝缘层。由此，可以进一步有效避免电荷的泄漏。在本技术的一些实施例中，所述第一摩擦发电部由第一电极组成，所述第二摩擦发电部由第一摩擦件组成。在本技术的一些实施例中，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。在本技术的一些实施例中，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面。在本技术的一些实施例中，所述第一摩擦发电部进一步包括第二摩擦件，所述第二摩擦发电部进一步包括第二电极，所述第二摩擦件设置在所述第一电极的下表面，所述第二电极设置在所述第一摩擦件的下表面。在本技术的一些实施例中，所述第一电极及所述屏蔽壳体为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。在本技术的一些实施例中，所述第一电极与所述第二电极为所述基于摩擦发电机的位移传感器的信号输出端。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。【附图说明】图1是根据本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器的结构爆炸示意图；图2是根据本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的摩擦发电组件的结构示意图；图3是根据本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构不意图；图4是根据本技术又一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；图5是根据本技术再一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；图6是根据本技术再一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的发电部的结构示意图；图7是根据本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的承压板未受外力时的剖面结构示意图；图8是根据本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器中的承压板受外力时的剖面结构示意图；图9是采用本技术一个实施例的基于摩擦发电机的位移传感器所得到的电压-位移图谱。【具体实施方式】下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦发电机的位移传感器，其特征在于，包括：屏蔽壳体，所述屏蔽壳体内部限定出上下敞开的腔室；下盖板，所述下盖板位于所述屏蔽壳体的下端；挤压块，所述挤压块发生第一变形后设置在所述腔室内且位于所述下盖板的上表面；承压板，所述承压板上表面的中心具有竖直设置的承压轴，所述承压板可移动地设置在所述腔室内且位于所述挤压块的上表面；摩擦发电组件，所述摩擦发电组件由发电部以及分别位于所述发电部上表面和下表面的第一绝缘件和第二绝缘件组成，所述摩擦发电组件位于所述腔室内且套设在所述承压轴上，所述发电部由第一摩擦发电部和第二摩擦发电部组成，所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部受所述挤压块发生所述第一变形后产生的弹力而挤压接触，使得所述第一摩擦发电部和第二摩擦发电部相对的两个表面之间形成摩擦界面；以及上盖板，所述上盖板位于所述屏蔽壳体的上端且套设在所述承压轴上，所述承压轴上受到外力时，所述承压板沿受力方向移动挤压所述挤压块发生第二变形，进而使所述第一摩擦发电部和所述第二摩擦发电部相互接触的表面在分离时产生电荷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刁海丰，程驰，崔婧，付晓玥，钟强，赵颖，冯顺，孙利佳，王珊，赵豪，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13