摩擦发电机输出电能的计算方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种摩擦发电机输出电能的计算方法、装置及系统。方法包括：获取摩擦发电机的参数，获取初始时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(0)，根据上述参数、ε0、x(0)、U0计算初始时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q0，其中，初始时刻U0＝0；获取第j个时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(j)，基于上述参数、ε0、x(j)、Qj‑1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj，根据Uj计算Qj，基于输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij，将j赋值为j+1；重复执行本步骤，直至j等于n结束，j为大于或等于1的整数；输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压Un、输出电流In，能够简单有效地计算摩擦发电机的电压和电流。

Calculation method, device and system of output power of friction generator

The invention discloses a calculation method, a device and a system for the output power of a friction generator. The method includes: obtaining the parameters of friction generator, obtaining the distance x (0) between the first friction component and the second friction component at the initial time, calculating the charge Q0 induced on the friction generator at the initial time according to the above parameters, e 0, x (0) and U 0, where the initial time U 0 = 0; obtaining the first friction component and the second friction component at the jth time. The output voltage Uj of friction generator at the jth time is calculated based on the above parameters, e 0, x (j) and Qj 1. The output current Ij of friction generator at the jth time is calculated according to Uj and based on output voltage Uj and resistance R. The output current Ij of friction generator at the jth time is calculated and assigned as j+1. Repeat this step until J equals n, j+1. It is an integer greater than or equal to 1. The output voltage Un and the output current In of the friction generator at the nth time can be used to calculate the voltage and current of the friction generator simply and effectively.

【技术实现步骤摘要】
摩擦发电机输出电能的计算方法、装置及系统
本专利技术涉及发电
，具体涉及一种摩擦发电机输出电能的计算方法、装置及系统。
技术介绍
众所周知，物体和物体之间相互摩擦时会使一方带上负电，另一方带上正电，这种由于物体间摩擦而产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，且摩擦电的产生条件非常宽泛。目前，已经利用摩擦起电和静电感应原理成功制备了摩擦发电机，该摩擦发电机可以将机械能转变为电能。很多情况下，需要对摩擦发电机所产生的电信号进行处理，现有的用于计算摩擦发电机的输出电压和输出电流的计算方法具有过于繁琐，计算量大等缺点。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是针对现有技术的缺陷，提供一种摩擦发电机输出电能的计算方法、装置及系统，用于简化计算量，简单有效的计算摩擦发电机的输出电压和输出电流。本专利技术提供一种摩擦发电机输出电能的计算方法，该方法应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，摩擦发电机具有两个电信号输出端，两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路；其中，方法包括：步骤S100，获取摩擦发电机摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2，以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ；步骤S110，获取初始时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(0)，根据真空介电常数ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(0)以及初始时刻电压U0计算初始时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q0，其中，初始时刻U0＝0；步骤S120，获取第j个时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(j)，基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj-1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj，根据Uj计算Qj，基于输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij；将j赋值为j+1，重复执行步骤S120，直至j等于n结束，其中j为大于或等于1的整数；步骤S130，输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压Un、输出电流In。本专利技术提供一种用于计算摩擦发电机输出电能的装置，该装置应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，摩擦发电机具有两个电信号输出端，两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路；其中，该装置包括：获取模块，用于获取摩擦发电机摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2，以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ；初始值计算模块，用于获取初始时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(0)，根据真空介电常数ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(0)以及初始时刻电压U0计算初始时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q0，其中，初始时刻U0＝0；输出电能计算模块，用于获取第j个时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(j)，基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj-1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj，根据Uj计算Qj，基于输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij；输出电能计算模块重复执行n次，其中j为大于或等于1的整数；赋值模块，用于将j赋值为j+1；输出模块，用于输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压Un、输出电流In。本专利技术提供一种用于计算摩擦发电机输出电能的系统，系统包括：用于计算摩擦发电机输出电能的装置和摩擦发电机；摩擦发电机包括：第一摩擦部件和第二摩擦部件，摩擦发电机具有两个电信号输出端，两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路。根据本专利技术上述实施例提供的方案，利用第j-1个时刻摩擦发电机在第一摩擦部件和第二摩擦部件之间产生的电荷量Qj-1来计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj和输出电流Ij，简化了计算量，从而能够简单有效的计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj和输出电流Ij。附图说明图1示出了根据本专利技术一个实施例的摩擦发电机输出电能的计算方法的流程示意图；图2示出了根据本专利技术另一个实施例的摩擦发电机输出电能的计算方法的流程示意图；图3示出了根据本专利技术另一个实施例的摩擦发电机输出电能的计算方法的流程示意图；图4为本专利技术提供的摩擦发电机实施例一的结构示意图；图5为本专利技术提供的摩擦发电机实施例二的结构示意图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的用于计算摩擦发电机输出电能的装置的结构示意图；图7示出了根据本专利技术另一个实施例的用于计算摩擦发电机输出电能的装置的结构示意图；图8示出了根据本专利技术一个实施例的用于计算摩擦发电机输出电能的系统的结构示意图。具体实施方式为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种摩擦发电机输出电能的计算方法做进一步详细的描述。本专利技术应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，摩擦发电机具有两个电信号输出端，两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路，当摩擦发电机受到外界施加的压力时，摩擦发电机的第一摩擦部件和第二摩擦部件会在压力作用下相互摩擦，并在两个电信号输出端产生电信号，下面将具体介绍摩擦发电机的发电原理，如下：当本实施例的摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦电发电机部分中的第一摩擦部件和第二摩擦部件的表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使两个电信号输出端(定义第一电信号输出端和第二电信号输出端)之间的电容发生改变，从而导致两个电信号输出端之间出现电势差。由于两个电信号输出端之间的电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的第一电信号输出端流向电势高的第二电信号输出端，从而在外电路中形成电流。当摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，摩擦电发电机部分中的各层恢复到其原来的平板状态，这时形成在两个电信号输出端之间的内电势消失，由于整个摩擦电发电机的部分摩擦部件是绝缘结构，该绝缘结构可以防止自由电子在摩擦电发电机部分内部中和，此时已平衡的两个电信号输出端之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流，从而，在外电路中形成反向电流。本专利技术提供的摩擦发电机输出电能的计算方法及装置则用于对摩擦发电机所产生的电信号进行处理，例如，计算摩擦发电机的输出电压和输出电流。下面通过具体实施例介绍对摩擦发电机的信号进行处理的方法：图1示出了根据本专利技术一个实施例的摩擦发电机输出电能的计算方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S100：获取摩擦发电机摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2，以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ。对于一摩擦发电机，其摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ是固定的。其中，摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2可以利用直尺等测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦发电机输出电能的计算方法，其特征在于，所述方法应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，所述摩擦发电机具有两个电信号输出端，所述两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路；所述方法包括：步骤S100，获取摩擦发电机摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2，以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ；步骤S110，获取初始时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(0)，根据真空介电常数ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(0)以及初始时刻电压U0计算初始时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q0，其中，初始时刻U0＝0；步骤S120，获取第j个时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(j)，基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj‑1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj，根据Uj计算Qj，基于所述输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij；将j赋值为j+1，重复执行所述步骤S120，直至j等于n结束，其中j为大于或等于1的整数；步骤S130，输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压Un、输出电流In。...

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电机输出电能的计算方法，其特征在于，所述方法应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，所述摩擦发电机具有两个电信号输出端，所述两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路；所述方法包括：步骤S100，获取摩擦发电机摩擦表面相对面积S、第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的厚度d1、d2，第一摩擦部件和第二摩擦部件中作为摩擦材料的部件的相对介电常数εr1、εr2，以及第一摩擦部件和第二摩擦部件表面的静电荷密度σ；步骤S110，获取初始时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(0)，根据真空介电常数ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(0)以及初始时刻电压U0计算初始时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q0，其中，初始时刻U0＝0；步骤S120，获取第j个时刻第一摩擦部件和第二摩擦部件之间距离x(j)，基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj-1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj，根据Uj计算Qj，基于所述输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij；将j赋值为j+1，重复执行所述步骤S120，直至j等于n结束，其中j为大于或等于1的整数；步骤S130，输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压Un、输出电流In。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj-1计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj进一步包括：基于ε0、S、d1、d2、εr1、εr2、σ、x(j)、Qj-1利用如下公式(1)计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj：其中，3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出电压Uj和电阻R，计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij进一步包括：基于所述输出电压Uj和电阻R利用如下公式(2)计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流Ij：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据Uj计算Qj进一步包括：基于摩擦发电机第j个时刻的输出电压Uj利用如下公式(3)和(4)计算第j个时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Qj：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于第j个时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Qj利用如下公式(5)计算摩擦发电机第j个时刻的输出电压U′j：基于所述输出电压U′j和电阻R利用如下公式(6)计算摩擦发电机第j个时刻的输出电流I′j：所述步骤S130具体为：输出第n个时刻的摩擦发电机的输出电压U′n、输出电流I′n；其中，6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于摩擦发电机第j个时刻的输出电压U′j利用如下公式(7)和(8)计算第j个时刻摩擦发电机上感应出的电荷量Q′j：将Q′j的值赋予Qj，计算摩擦发电机第j+1个时刻的输出电压Uj+1。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一摩擦部件包括第一电极；所述第二摩擦部件包括第二电极和第一高分子聚合物绝缘层；所述第一高分子聚合物绝缘层和第一电极之间形成摩擦界面；所述第一电极和所述第二电极为摩擦发电机的电信号输出端；所述第一电极作为摩擦材料时，d1＝0。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S110进一步包括：利用公式(9)计算得到Q0：其中，9.一种用于计算摩擦发电机输出电能的装置，其特征在于，所述装置应用于包括第一摩擦部件和第二摩擦部件的摩擦发电机，所述摩擦发电机具有两个电信号输出端，所述两个电信号输出端分别与对应的输出导线连接外接电阻R形成通路；所述装置包括：获取模块，用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁海丰，崔婧，付晓玥，王珊，
申请(专利权)人：纳智源科技唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13