一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能交通检测系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能交通检测系统，包括可以将大载荷作用力转化为低频转动的凸轮

【技术实现步骤摘要】
一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能交通检测系统


[0001]本专利技术涉及摩擦纳米发电机
，重量检测
，具体涉及于一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能物联网交通检测系统。

技术介绍

[0002]目前，能源问题依旧是人类实现可持续发展所要面临重大难题之一，传统化石能源由于其固有的问题迫使我们向各种方向追求新的可持续利用能源来或多或少地取代它的使用，例如太阳能，风能，波浪能等。自从王中林院士在2012年提出摩擦纳米发电机(TENG)这一新型能量收集技术之后，无污染的新型能源又迎来了一位新的成员。摩擦纳米发电机的工作原理主要是基于不同摩擦电特性的两种材料之间的摩擦起电效应与可以带来电势差的静电感应效应的耦合，拥有结构简单、低成本、操作方便等优点。摩擦纳米发电机主要有四种工作模式：接触分离模式，水平滑动模式，单电极模式和独立层模式。四种接触模式为许多形式的环境能或机械能的收集提供了可实现的途径，应用场景非常广泛。
[0003]传感技术作为一种高效便捷的信息化技术，在日常的生活中被广泛应用，尤其是物联网时代的不断深入发展，更是离不开各种传感器的设计与使用。在测量方面，通过应用传感器技术可以实现方便快捷的智能化测量。
[0004]道路安全在交通工具遍布的今天显得尤为重要。因此，方便快捷有效的交通检测系统也显得更加重要，使用传感器进行车辆运动的各种信号的采集显然是一种方便快捷的方法。
[0005]测量传感器固然方便，但传感器自身的正常工作需要电能进行信号的收集与转化。其中，重量测量传感器可以被应用于各种限重路段的车辆重量测试以便于预防的保护相关道路上的安全问题，增加相关道路的使用寿命。但是，在一些稍偏远、无人看护、或者供电不方便的地区，以及交通物联网负载网络中传感器的电力供应/管理就成了一项需要解决的重要问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能物联网交通检测系统，以解决上述现有技术存在的问题，通过将车辆经过时的低频率的竖直方向运动转换为旋转运动后进行增速调制，与旋转摩擦纳米发电机结合进行能量储存，同时根据输出的电信号是否达到阈值来检测车辆是否超重。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能物联交通检测系统，包括：检测上斜坡(1)，弹簧(2)，承重板(3)，大齿轮轴(4)，摩擦电机支承(5)，凸轮轴(6)，小齿轮(7)，检测下斜坡(8)，小齿轮轴(9)，小齿轮轴支承(10)，大齿轮(11)，底板(12)，大齿轮轴支承(13)，凸轮(14)，固定锥桶(15)，负摩擦层(16)，绝缘锥桶(17)，扇形金属电极(18)和扇形正摩擦层(19)；
[0008]所述检测上斜坡(1)和检测下斜坡(8)之间的底部设有底板(12)，通过弹簧(2)支
撑上部的承重板(3)；所述检测上斜坡(1)背面具有限位凸块部分，防止承重板向下位移过多挤压齿轮；限位凸块开有凹槽用于放置红外感应器；所述检测下斜坡(8)背部具有限位凸块部分，防止承重板向下位移过多挤压齿轮；所述底板(12)上具有分别用于固定大齿轮(11)和小齿轮(9)的大齿轮轴支承(13)与小齿轮轴支承(10)，其外侧延伸部分上具有用于固定摩擦纳米发电机的摩擦电机支承(5)，同时开有用于齿轮与摩擦电机转动的对应矩形开口；所述承重板(3)底部具有凸块，凸块上开有用于吻合凸轮运动轨迹的弧形槽，该弧形的曲率中心位于凸轮宽端圆心处，通过凸轮轴(6)与凸轮窄端连接；所述承重板(3)靠近检测上斜坡一段开有U型开口；
[0009]所述摩擦电机支承(5)一侧固定有锥桶(15)，锥桶(15)内侧贴附八个均匀分布的扇形金属电极(18)，其大小与扇形正摩擦层(19)大小相等；锥桶(15)内嵌有负摩擦层(16)，负摩擦层(16)内嵌有绝缘锥桶(17)；所述负摩擦层(16)贴附在扇形金属铜电极内侧，呈锥桶型；所述小齿轮轴(9)延伸至摩擦电机支承(5)，带动绝缘锥桶(17)同步转动；
[0010]所述凸轮(14)一端固定在大齿轮轴(4)上，另一端通过凸轮轴(6)与承重板(3)下端凸起部分相连。
[0011]进一步，绝缘锥桶(17)内侧沿内壁均匀阵列四个扇形正摩擦层(19)。
[0012]进一步，所述绝缘锥桶(17)与固定锥桶(15)的材料选用亚克力板。
[0013]进一步，圆形负摩擦层(16)的材料采用气相沉积了二硫化钼的PVC。
[0014]进一步，所述小齿轮(9)与大齿轮(11)满足啮合条件，且与各自齿轮轴同步转动，同时大齿轮的齿数大于小齿轮的齿数以获得小于1的传动比来实现加速，两个齿轮可根据具体情况选择直齿轮或斜齿轮。
[0015]本专利技术的一种智能物联网交通监测装置，包括权利要求1
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5中任一项所述的旋转摩擦纳米发电装置，还包括全桥整流电路(20)，电容器(21)，前置电流放大器(22)，数据采集卡(23)，电
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重量信号转换程序(24)，电
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时间信号转换程序(26)，超重警报器(25)，时间
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速度信号转换程序(27，超速警报器(28)和红外感应器(29)；
[0016]车辆驶检测上斜坡(1)后底盘触发红外感应装置开始一次测试，接着每对轮胎给予承重板特定的压力，承重板(3)在向下运动过程中通过凸轮(14)带动大齿轮(11)转动，大齿轮(11)与小齿轮(7)啮合带动小齿轮加速转动，快速转动的小齿轮(7)带动摩擦发电机转动，通过摩擦起电与静电感应产生交变电流，整流后为用电器供电，同时不同的压力对应不同的转速而给予旋转摩擦纳米发电机不同的频率，从而输出对应的不同的一组电压与电流信号，车辆底盘离开红外感应装置后结束一次测试，通过整合一次测试中各组数据输出相应的重量信号，通过间隔放置两个该装置获得相应的行驶时间信号，输出相应的速度信号；
[0017]所述全桥整流电路(20)与扇形金属电极(18)连接，对电流进行整流；
[0018]所述电容器(21)，前置电流放大器(22)，数据采集卡(23)，超重警报器(25)，超速警报器(28)和红外感应器(29)均与全桥整流电路(20)连接，由摩擦纳米发电机产生的电能进行供电；
[0019]所述电
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重量信号转换程序(24)在数据采集卡(23)和超重警报器(25)之间用于将一次记录中的各组电压与电流信号转换成对应的压力信息，最后进行整合计算输出为对应的整车压力信号；
[0020]所述电
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速度信号转换程序(26)在数据采集卡(23)和时间
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速度信号转换程序
(27)之间用于将电信号转化为时间信号，即为记录电信号产生的时间间隔；
[0021]所述时间
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速度信号转换程序(27)在电
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速度信号转换程序(26)和超速警报器(28)之间用于通过时间信号与间隔距离进行计算，输出速度信号；
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高效旋转摩擦纳米发电装置的智能物联交通检测系统，其特征在于，包括：检测上斜坡(1)，弹簧(2)，承重板(3)，大齿轮轴(4)，摩擦电机支承(5)，凸轮轴(6)，小齿轮(7)，检测下斜坡(8)，小齿轮轴(9)，小齿轮轴支承(10)，大齿轮(11)，底板(12)，大齿轮轴支承(13)，凸轮(14)，固定锥桶(15)，负摩擦层(16)，绝缘锥桶(17)，扇形金属电极(18)和扇形正摩擦层(19)；所述检测上斜坡(1)和检测下斜坡(8)之间的底部设有底板(12)，通过弹簧(2)支撑上部的承重板(3)；所述检测上斜坡(1)背面具有限位凸块部分，防止承重板向下位移过多挤压齿轮；限位凸块开有凹槽用于放置红外感应器；所述检测下斜坡(8)背部具有限位凸块部分，防止承重板向下位移过多挤压齿轮；所述底板(12)上具有分别用于固定大齿轮(11)和小齿轮(9)的大齿轮轴支承(13)与小齿轮轴支承(10)，其外侧延伸部分上具有用于固定摩擦纳米发电机的摩擦电机支承(5)，同时开有用于齿轮与摩擦电机转动的对应矩形开口；所述承重板(3)底部具有凸块，凸块上开有用于吻合凸轮运动轨迹的弧形槽，该弧形的曲率中心位于凸轮宽端圆心处，通过凸轮轴(6)与凸轮窄端连接；所述承重板(3)靠近检测上斜坡一段开有U型开口；所述摩擦电机支承(5)一侧固定有锥桶(15)，锥桶(15)内侧贴附八个均匀分布的扇形金属电极(18)，其大小与扇形正摩擦层(19)大小相等；锥桶(15)内嵌有负摩擦层(16)，负摩擦层(16)内嵌有绝缘锥桶(17)；所述负摩擦层(16)贴附在扇形金属铜电极内侧，呈锥桶型；所述小齿轮轴(9)延伸至摩擦电机支承(5)，带动绝缘锥桶(17)同步转动；所述凸轮(14)一端固定在大齿轮轴(4)上，另一端通过凸轮轴(6)与承重板(3)下端凸起部分相连。2.根据权利要求1所述的旋转摩擦纳米发电装置，其特征在于：绝缘锥桶(17)内侧沿内壁均匀阵列四个扇形正摩擦层(19)。3.根据权利要求1所述的旋转摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述绝缘锥桶(17)与固定锥桶(15)的材料选用亚克力板。4.根据权利要求1所述的旋转摩擦纳米发电装置，其特征在于：圆形负摩擦层(16)的材料采用气相沉积了二硫化钼的PVC。5.根据权利要求1所述的旋转摩擦纳米发电装置，其特征在于：所述小齿轮(9)与大齿轮(11)满足啮合条件，且与各自齿轮轴同步转动，同时大齿轮的齿数大于小齿轮的齿数以获得小于1的传动比来实现加速，两个齿轮可根据具体情况选择直齿轮或斜齿轮。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦虎，施展，刘宝，陈志豪，靳先帝，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：