一种发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发电单元，发电装置、监测传感器以及可拓展平台，应用于发电技术领域，包括：基球空腔、弹性球、第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极相对设置，且置于所述基球空腔的内壁上；所述弹性球置于所述基球空腔内；发电装置，其特征在于，包括：若干发电单元；若干所述发电单元均匀分层排布，每层若干所述发电单元通过串联或并联方式连接。本发明专利技术提供了一种基于周期空腔式结构的摩擦发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台，不仅能够保证电能输出，而且能够起到监测海洋河流的波动、人流量、车流量，同时能够可以为其他用电器进行供电。

【技术实现步骤摘要】
一种发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台
本专利技术涉及发电
，更具体的说是涉及一种基于周期空腔式结构的摩擦发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台。
技术介绍
已有的收集振动能量方式有传统的压电式和最近几年新出现的基于摩擦起电原理的发电技术。压电式俘能器的原理是环境振动带动压电结构的振动产生极化电荷进行发电，具有能量密度高、结构简单、易于加工制作以及实现小型化和集成化等优点，但其主要缺点是需要结构发生共振才有较大能量输出，并且输出电压低、器件加工成本较高。基于摩擦起电原理的发电技术(简称TENG)，则是基于麦克斯韦位移电流原理，将摩擦起电和静电感应结合起来，能直接将无规则的低频机械运动高效转化为电能，不需要复杂的机构，具有材料选择多样、成本低、器件结构灵活以及输出电压高等诸多优点。然而目前基于摩擦起电原理的单一发电单元的电能收集量小。因此，如何提供一种大能量的基于摩擦起电原理的周期空腔式结构的摩擦发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于周期空腔式结构的摩擦发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台，不仅能够保证电能输出，而且能够起到监测海洋河流的波动、人流量、车流量，同时能够可以为其他用电器进行供电。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种发电单元，包括：基球空腔、弹性球、第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极相对设置，且置于所述基球空腔的内壁上；所述弹性球置于所述基球空腔内。基于上述技术方案，主要是利用摩擦起电现象(即是当两个物体相互接触后，一个物体表面失去或获得电荷，另一个物体则得到或失去等量的电荷)和静电感应原理，把环境中微小的振动能量转化成电能的发电方法。一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置，包括：若干如权利要求1中所述的发电单元；若干所述发电单元呈三维周期性排布，每层若干所述发电单元和层间发电单元通过串联或并联方式连接。基于上述技术方案，将发电单元分层排布，大大提高整体的发电效果。优选的，在上述的一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置中，所述第一电极与相邻的所述发电单元的第一电极连接，同时所述第二电极与相邻的所述发电单元的第二电极连接。优选的，在上述的一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置中，所述第一电极与相邻的所述发电单元的第二电极连接，同时所述第二电极与另一相邻的所述发电单元的第一电极连接。一种监测传感器，包括一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置和示波器；所述示波器分别与所述摩擦发电装置的两极连接。基于上述技术方案，示波器能够根据摩擦发电装置输出的电信号变化，监测海洋河流的波动、人流量、车流量。一种可拓展平台，包括一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置和用电设备；所述用电设备与所述摩擦发电装置电性连接。基于上述技术方案，用电设备可以是信号灯，摩擦发电装置为信号灯发电。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于周期空腔式结构的摩擦发电单元、发电装置、监测传感器及可拓展平台，不仅能够保证电能输出，而且能够起到监测海洋河流的波动、人流量、车流量，同时能够可以为其他用电器进行供电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术的发电单元结构示意图；图2附图为本专利技术的多层发电单元并联方式剖视图；图3附图为本专利技术的多层发电单元串联方式剖视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：本专利技术的实施例公开了一种发电单元，如图1所示，包括：基球空腔1、弹性球2、第一电极31和第二电极32；第一电极31和第二电极32相对设置，且置于基球空腔1的内壁上；弹性球2置于基球空腔1内。需要了解的是：本专利技术的实施例主要是利用摩擦起电现象(即是当两个物体相互接触后，一个物体表面失去或获得电荷，另一个物体则得到或失去等量的电荷)和静电感应原理，把环境中微小的振动能量转化成电能的发电方法，其主要优点是具有较高的输出电压和较低的制作成本(普通的起电材料即可)。特别是和经典电磁发电机相比，TENG在低频下(5-15Hz)的高效能是同类技术无法比拟的。实施例2：本专利技术的实施例公开了一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置，如图2-3所示，包括：若干实施例1中的发电单元；若干发电单元呈三维周期性排布，每层若干发电单元通过串联或并联方式连接，层与层之间的发电单元串联或并联方式连接。基于上述技术方案，将发电单元分层排布，大大提高整体的发电效果。为了进一步优化上述技术方案，如图2所示，第一电极31与相邻的发电单元的第一电极31连接，同时第二电极32与相邻的发电单元的第二电极32连接。为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，第一电极31与相邻的发电单元的第二电极32连接，同时第二电极32与另一相邻的发电单元的第一电极31连接。实施例3：本专利技术的实施例公开了一种监测传感器，包括一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置和示波器；示波器分别与摩擦发电装置的两极连接。基于发电装置中发电单元三维周期性排布，使整体发电系统构成通带和带隙结构，其中通带结构能够用于检测某个频率范围的波，具体波的频率范围是根据发电单元的基球空腔大小决定的；带隙结构能够阻止某个频率范围的波的传播，具体波的频率范围也是根据发电单元的基球空腔大小决定的；通过示波器或其他检波装置检测波的频率或幅值变化，能够起到监测作用；而带隙结构阻止某种频率范围的波传播能够起到减震的作用。进一步，将摩擦发电装置安装在桥梁或道路上，通过检测摩擦发电装置发出的电信号的频率和振幅变化监测人流量和车流量。更进一步，可以搭建人流量和车流量预测模型，根据频率和振幅变化映射到人数或车辆数，进而实现对人车流量的监控。在另一可选的方案中，将摩擦发电装置安装在海洋或河流上，同样根据检测摩擦发电装置发出的电信号的频率和振幅变化监测海洋或河流的波动。实施例4：本实施例公开了一种可拓展平台，包括一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置和用电设备；用电设备与摩擦发电装置电性连接。基于上述技术方案，用电设备可以是信号灯、海洋大气监测装置、风向风力监测装置，摩擦发电装置为用电设备提供电能。进一步，三维周期性结构是由若干单个发电单元周期性地排列组成，也称声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电单元，其特征在于，包括：基球空腔、弹性球、第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极相对设置，且置于所述基球空腔的内壁上；所述弹性球置于所述基球空腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种发电单元，其特征在于，包括：基球空腔、弹性球、第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极相对设置，且置于所述基球空腔的内壁上；所述弹性球置于所述基球空腔内。


2.一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置，其特征在于，包括：若干如权利要求1中所述的发电单元；若干所述发电单元呈三维周期性的规则排列排布，每层若干所述发电单元和层间的所述发电单元通过串联或并联方式连接。


3.根据权利要求2所述的一种基于周期空腔式结构的摩擦发电装置，其特征在于，所述第一电极与相邻的所述发电单元的第一电极连接，同时所述第二电极与相邻的所述发电单...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德娟，张春利，武春丽，周江林，
申请(专利权)人：浙江同济科技职业学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33