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专利号: 2022107500578
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其包括发电组件、支撑组件和传导组件,所述发电组件和所述支撑组件的第一安装端连接,所述传导组件和所述支撑组件的第二安装端连接,其特征在于,所述发电组件,其包括触摸层和发电片,所述发电片沿着触摸层的长度方向均匀分布;

所述支撑组件,其包括支撑条和底座,所述支撑条对称分布在所述底座的两侧,并和所述底座的两侧固定连接;所述传导组件,其包括接地板、左电极、右电极、铜丝导线和电阻线,所述电阻线的第一安装端和第二安装端分别与左接地板和右接地板固连,第一个左电极和第二个左电极位于电阻线靠近左接地板的一侧,所述第一个左电极和所述第二个左电极的第一端与所述电阻线的第三安装端和第四安装端固连,第一个右电极和第二个右电极位于电阻线靠近右接地板的一侧,所述第一个右电极和所述第二个右电极的第一端与所述电阻线的第五安装端和第六安装端固连,所述第一个左电极和所述第二个左电极的第二端分别与第一铜丝导线和第二铜丝导线连接,所述第一个右电极和所述第二个右电极的第二端分别与第三铜丝导线和第四铜丝导线连接;

待触发的发电片的第一端和第二端分别与左接地板的感知距离L1和右接地板的感知距离L2分别通过以下表达式确定:式中,L为电阻线的长度,V1表示RC1两端的感应电压,V2表示RC2两端的感应电压,RC1为电阻线最左端15mm宽度的电阻,RC2为电阻线最右端15mm宽度的电阻。

2.根据权利要求1所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其特征在于,所述触摸层、所述支撑条和所述底座的长度相等。

3.根据权利要求1所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其特征在于,所述第一个左电极和所述第二个左电极之间的距离为15mm,所述第一个右电极和所述第二个右电极之间的距离为15mm。

4.根据权利要求1所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其特征在于,所述发电组件产生电压V的表达式如下:式中,εo为触摸层的介电常数,εr为相对介电常数,σo为触摸层的摩擦电荷密度,d为感知距离,Δσ为接地板上的转移电荷密度,x(t)为发电片与电阻线的距离,t为感知时间。

5.根据权利要求1所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其特征在于,所述传导组件的电阻线通过含量为10%的碳纳米管溶液制成。

6.根据权利要求1所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器,其特征在于,所述发电组件等效为一个电源和一个电阻R3,将电阻线最左端15mm宽度的电阻设为RC1,电阻线最右端15mm宽度的电阻设为RC2,并在RC1和RC2的两端并联一个电压表,设从触摸发电组件中触摸层的位置到电阻RC1之间的电阻为R1,设从触摸发电组件中触摸层的位置到电阻RC2之间的电阻为R2,并在由R1与RC1组成的左路电流以及由R2与RC2组成的右路电流之间分别串联一个电流表,所述左路电流和所述右路电流并联以后跟发电组件的两端进行串联组成并联电路,因此当接触发电组件中触摸层时进行自供电,所述发电片产生的电压U0的具体表达式如下:式中,U并为并联电路的电压, 为并联电路的电阻,R1和R2分别表示接触位置与RC1和RC2之间的电阻,R3为发电片的内阻。

7.一种根据权利要求1‑6之一所述的基于纳米摩擦电的自供电位置传感器的识别方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、搭建自供电位置传感器;

S2、计算感知参数,所述感知参数,其包括感知距离d、感知时间t和感知速度v;

S3、根据S2计算的感知参数,输出在当前状态下自供电位置传感器的感知结果。