一种摩擦发电式位移检测装置与能量收集系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供涉及一种摩擦发电式位移检测装置与能量收集系统，该摩擦发电式位移检测装置包括：壳体；设于壳体内第一和第二摩擦发电单元；分别与被测对象和参照对象相连的第一和第二牵引部件；设置在壳体内的第一弹性复位件。当被测对象相对于参照对象沿着预设方向运动时，第一摩擦发电单元在第一牵引部件的作用下相对于第二摩擦发电单元沿着预设方向滑动，并压缩第一弹性复位件，以使第一和第二摩擦发电单元在相对滑动过程中产生电信号。该摩擦发电式位移检测装置能够检测被测对象与参照对象之间是否发生相对位移，其制造成本较低，对应用环境要求较低，并且能够回收一部分机械设备运行过程中产生的机械振动能以节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦发电式位移检测装置与能量收集系统
本技术属于摩擦发电
，具体涉及一种摩擦发电式位移检测装置与能量收集系统。
技术介绍
在安全监测、设备运行等领域中，保持设备或物体的定位，使其不发生相对移动具有重要意义。现有的位移传感器或位移检测装置多基于机械、磁感应和光学原理，具有较为复杂的机械和电子结构，不仅制造成本高，而且对应用环境的电磁防护、清洁程度等有较为严格的要求。此外，机械设备在运行过程中产生机械振动，该振动所具有的机械能多数情况下都未能回收利用，造成了能源的浪费。
技术实现思路
基于上述全部或部分问题，本技术提供一种摩擦发电式位移检测装置，能够检测被测对象与参照对象之间是否发生相对位移，其制造成本较低，对应用环境要求较低，并且能够回收一部分机械设备运行过程中产生的机械振动能以节约能源。另外，本技术还提供一种能量收集系统，以能量的形式存储摩擦发电式位移检测装置产生的电信号。根据本技术的第一方面，提供了一种摩擦发电式位移检测装置，其包括：壳体；设于所述壳体内且相互接触的第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元；与被测对象相连的第一牵引部件和与参照对象相连的第二牵引部件；以及沿着所述预设方向设置在所述壳体内的第一弹性复位件，所述第一弹性复位件设于所述壳体和所述第一摩擦发电单元之间。其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一摩擦发电单元在所述第一牵引部件的作用下相对于所述第二摩擦发电单元沿着所述预设方向滑动，并压缩所述第一弹性复位件，以使所述第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元在相对滑动过程中产生电信号。进一步地，在所述壳体朝向所述第一摩擦发电单元的内壁上设有多个支撑凸起，和/或在所述壳体朝向所述第二摩擦发电单元的内部上设有多个支撑凸起。进一步地，所述第一摩擦发电单元包括相互接合的第一电极和第一高分子聚合物层，而所述第二摩擦发电单元包括相互接合的第二电极和第二高分子聚合物层，其中所述第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层相对且接触的表面构成摩擦界面，以用于产生所述电信号；进一步地，所述摩擦界面中的一个表面具有摩擦凸起，所述摩擦界面中的另一个表面具有能够容纳所述摩擦凸起的摩擦凹槽，所述摩擦凹槽设置成能够允许所述摩擦凸起沿着所述预设方向运动并与所述摩擦凸起始终接触。进一步地，所述摩擦发电式位移检测装置还包括沿着所述预设方向设置在所述壳体的内壁与第二摩擦发电单元之间的第二弹性复位件；所述第一牵引部件沿着预设方向贯穿所述壳体且与所述第一摩擦发电单元相连，而所述第二牵引部件沿着所述预设方向的反向贯穿所述壳体且与所述第二摩擦发电单元相连；其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一牵引部件将沿着所述预设方向牵引所述第一摩擦发电单元，而所述第二牵引部件将沿着所述预设方向的反向牵引所述第二摩擦发电单元，使得所述第一摩擦发电单元相对所述壳体沿着所述预设方向运动，并压缩所述第一弹性复位件，而所述第二摩擦发电单元相对所述壳体沿着预设方向的反向运动，并压缩所述第二弹性复位件。进一步地，所述第一摩擦发电单元还包括与所述第一电极的远离所述第一高分子聚合物层的表面相连的第一绝缘基板，所述第二摩擦发电单元还包括与所述第二电极的远离所述第二高分子聚合物层的表面相连的第二绝缘基板；其中，所述第一绝缘基板与第一牵引部件相连，所述第一弹性复位件的一端与所述壳体的内壁相接触或相连，而其另一端与所述第一绝缘基板相接触或相连；所述第二绝缘基板与所述第二牵引部件相连，所述第二弹性复位件的一端与所述壳体的内壁相接触或相连，而其另一端与所述第二绝缘基板相接触或相连。进一步地，所述第一高分子聚合物层和所述第一电极均为与预设方向相平行的平板结构，第一绝缘基板具有与所述第一电极平行相接的第一绝缘式平板部，以及连接所述第一绝缘式平板部和第一牵引部件的第一衔接式平板部，其中所述第一绝缘式平板部和第一衔接式平板部垂直，所述第一弹性复位件的一端与所述第一衔接式平板部相接触或相连，而其另一端与所述壳体的内壁相接触或相连；所述第二高分子聚合物层和所述第二电极均为与预设方向相平行的平板结构，所述第二绝缘基板具有与所述第二电极平行相接的第二绝缘式平板部，以及连接所述第二绝缘式平板部和第二牵引部件的第二衔接式平板部，所述第二衔接式平板部和第二绝缘式平板部垂直，其中所述第二弹性复位件的一端与所述第二衔接式平板部接触或相连，而其另一端与所述壳体的内壁相接触或相连。进一步地，所述第一高分子聚合物层是与所述预设方向平行的平板结构，所述第一电极具有与所述第一高分子聚合物层相接合的第一导电式平板部，以及连接所述第一导电平板部和第一牵引部件的第三衔接式平板部，其中所述第三衔接式平板部和第一导电式平板部垂直，所述第一弹性复位件的一端与所述壳体的内壁相接触或相连，而其另一端与所述第三衔接式平板部接触或相连；所述第二高分子聚合物层是与所述预设方向平行的平板结构，所述第二电极具有与所述第二高分子聚合物层相接合的第二导电式平板部，以及连接所述第二导电平板部和第二牵引部件的第四衔接式平板部，所述第四衔接式平板部和第二导电式平板部垂直，其中所述第二弹性复位件的一端与所述第四衔接式平板部接触或相连，而其另一端与所述壳体的内壁相接触或相连。进一步地，所述壳体的外形是立方体形或长方体形，所述预设方向与所述壳体的六个面中的两个相对面垂直。进一步地，所述壳体包括具有开口端和封闭端的桶体及扣合在所述桶体的开口端上的且能够相对所述桶体在预定范围内轴向移动的盖体，其中所述预设方向与所述壳体的轴线相平行，所述第一牵引部件与所述盖体的封闭端相连，所述第二牵引部件与所述桶体相连；第一电极是同轴地设于所述桶体内的筒结构状或柱状结构，所述第一高分子聚合物层、第二高分子聚合物层和第二电极是由内向外依次套设在所述第一电极外的三层筒状结构，其中所述第二电极通过绝缘套与所述桶体的内壁相连，所述第一电极通过绝缘垫与所述盖体的内壁相连，所述第一弹性复位件的一端与所述第一摩擦单元的端部相连，而其另一端与所述桶体的封闭端内壁相连；其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一牵引部件将沿着所述预设方向牵引所述盖体和所述第一摩擦发电单元，而所述第二牵引部件将沿着所述预设方向的反向牵引所述桶体和所述第二摩擦发电单元，使得所述盖体和所述第一摩擦发电单元相对于所述桶体和所述第二摩擦发电单元沿着所述预设方向运动，而所述第一弹性复位件在所述桶体和第一摩擦发电单元的作用下被拉伸。进一步地，在所述桶体的开口端上设有朝向所述盖体的内周壁延伸的所述第一防脱凸缘，在所述盖体的开口端上设有朝向所述桶体外周边延伸的第二防脱凸缘，当所述盖体扣合到所述桶体上后，所述第二防脱凸缘比所述第一防脱凸缘更靠近所述桶体的封闭端，且所述第一防脱凸缘与所述第二防脱凸缘之间的最大间距等于所述预定范围。进一步地，所述摩擦发电式位移检测还包括沿着预设方向布置的第二弹性复位件，所述第二弹性复位件的一端与所述桶体的开口端相连，而其另一端与所述盖体的底部内壁相连。进一步地，所述壳体的材料为绝缘材料；或者所述壳体的材料是导电材料，所述第一牵引部件和第二牵引部件、第一弹性复位件是绝缘材料。本技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦发电式位移检测装置，其特征在于，包括：壳体；设于所述壳体内且相互接触的第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元；与被测对象相连的第一牵引部件和与参照对象相连的第二牵引部件；以及沿着预设方向设置在所述壳体内的第一弹性复位件，所述第一弹性复位件设于所述壳体和所述第一摩擦发电单元之间；其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一摩擦发电单元在所述第一牵引部件的作用下相对于所述第二摩擦发电单元沿着所述预设方向滑动，并压缩所述第一弹性复位件，以使所述第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元在相对滑动过程中产生电信号。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电式位移检测装置，其特征在于，包括：壳体；设于所述壳体内且相互接触的第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元；与被测对象相连的第一牵引部件和与参照对象相连的第二牵引部件；以及沿着预设方向设置在所述壳体内的第一弹性复位件，所述第一弹性复位件设于所述壳体和所述第一摩擦发电单元之间；其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一摩擦发电单元在所述第一牵引部件的作用下相对于所述第二摩擦发电单元沿着所述预设方向滑动，并压缩所述第一弹性复位件，以使所述第一摩擦发电单元和第二摩擦发电单元在相对滑动过程中产生电信号。2.根据权利要求1所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于，在所述壳体朝向所述第一摩擦发电单元的内壁上设有多个支撑凸起，和/或在所述壳体朝向所述第二摩擦发电单元的内部上设有多个支撑凸起。3.根据权利要求1所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于，所述第一摩擦发电单元包括相互接合的第一电极和第一高分子聚合物层，而所述第二摩擦发电单元包括相互接合的第二电极和第二高分子聚合物层，其中所述第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层相对且接触的表面构成摩擦界面，以用于产生所述电信号。4.根据权利要求3所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于，所述摩擦界面中的一个表面具有摩擦凸起，所述摩擦界面中的另一个表面具有能够容纳所述摩擦凸起的摩擦凹槽，所述摩擦凹槽设置成能够允许所述摩擦凸起沿着所述预设方向运动并与所述摩擦凸起始终接触。5.根据权利要求3所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于：所述摩擦发电式位移检测装置还包括沿着所述预设方向设置在所述壳体的内壁与第二摩擦发电单元之间的第二弹性复位件；所述第一牵引部件沿着预设方向贯穿所述壳体且与所述第一摩擦发电单元相连，而所述第二牵引部件沿着所述预设方向的反向贯穿所述壳体且与所述第二摩擦发电单元相连；其中，当所述被测对象相对于所述参照对象沿着所述预设方向运动时，所述第一牵引部件将沿着所述预设方向牵引所述第一摩擦发电单元，而所述第二牵引部件将沿着所述预设方向的反向牵引所述第二摩擦发电单元，使得所述第一摩擦发电单元相对所述壳体沿着所述预设方向运动，并压缩所述第一弹性复位件，而所述第二摩擦发电单元相对所述壳体沿着预设方向的反向运动，并压缩所述第二弹性复位件。6.根据权利要求5所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于：所述第一摩擦发电单元还包括与所述第一电极的远离所述第一高分子聚合物层的表面相连的第一绝缘基板，所述第二摩擦发电单元还包括与所述第二电极的远离所述第二高分子聚合物层的表面相连的第二绝缘基板；其中，所述第一绝缘基板与第一牵引部件相连，所述第一弹性复位件的一端与所述壳体的内壁相接触或相连，而其另一端与所述第一绝缘基板相接触或相连；所述第二绝缘基板与所述第二牵引部件相连，所述第二弹性复位件的一端与所述壳体的内壁相接触或相连，而其另一端与所述第二绝缘基板相接触或相连。7.根据权利要求6所述的摩擦发电式位移检测装置，其特征在于：所述第一高分子聚合物层和所述第一电极均为与预设方向相平行的平板结构，第一绝缘基板具有与所述第一电极平行相接的第一绝缘式平板部，以及连接所述第一绝缘式平板部和第一牵引部件的第一衔接式平板部，其中所述第一绝缘式平板部和第一衔接式平板部垂直，所述第一弹性复位件的一端与所述第一衔接式平板部相接触或相连，而其另一端与所述壳体的内壁相接触或相连；所述第二高分子聚合物层和所述第二电极均为与预设方向相平行的平板结构，所述第二绝缘基板具有与所述第二电极平行相接的第二绝缘式平板部，以及连接所述第二绝缘式平板部和第二牵引部件的第二衔接式平板部，所述第二衔...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐传毅，
申请(专利权)人：纳智源科技唐山有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北,13