一種基于電磁?摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器制造技術

本發明專利技術公開了一種基于電磁?摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器，包括：集成為一體的電磁發電機和摩擦納米發電機、無線發射裝置和接收裝置。利用電源管理電路將電磁發電機和摩擦納米發電機的電信號輸出匯聚在一起為無線發射裝置供電，車輛經過產生的風能會帶動發電機的旋轉，從而產生脈沖電流，無線發射裝置將電信號發射到接收裝置，接收裝置進行一次計數。本發明專利技術可以實現在偏遠地區隧道和公路等長期有效的車流量檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種車流量檢測器，特別是涉及將車輛經過產生的風能轉化為電能的不需外加電源的自驅動車流量檢測器。
技術介紹
隨著全國經濟的發展，交通擁堵已經成為大中城市交通中的普遍現象，并且城市基礎設施建設速度落后于車輛增長速度，截至2013年，全國汽車保有量為1.37億輛，近十年汽車年均增加1100多萬輛，增長量是2003年汽車數量的5.7倍，而城市道路每年僅增長3-5％，交通安全形勢嚴峻，每年由于交通事故的發生造成巨大的經濟損失。智能交通系統將先進的信息技術、數據通信技術、傳感器技術、電子控制技術以及計算機技術等有效地綜合運用于整個交通運輸管理體系，從而建立起一種大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統，可以有效地綜合運用于交通運輸、服務控制和車輛制造，加強車輛、道路、使用者三者之間的聯系，減少交通事故的發生，降低能源消耗，減輕環境污染。智能交通系統的有效運行與車流量的實時準確監測有密不可分的聯系，目前的車流量檢測器都需要直接的電源供給，這產生了不必要的能源消耗以及環境污染，并且在安裝和維護上也存在較大的困難。
技術實現思路
本專利技術涉及一種可以將車輛通過所產生的風能轉化為電能的基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器，能夠在不需要電源的情況下實現對車流量的實時檢測。為實現上述目的，本專利技術采用的技術手段是：一種基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器，由發電底座100和風力轉盤200構成；風力轉盤200上的中軸220作為樞軸將風力轉盤200插接在發電底座100之上，且風力轉盤200的底端與發電底座100的塑料下板104固連；即：在風力帶動下，風力轉盤200帶動塑料上板105以中軸220為樞軸作相對于塑料下板104轉動；發電底座100由集成為一體的電磁發電機和摩擦納米發電機構成；摩擦納米發電機的構成為：覆置在塑料下板104上的第一電極層103為摩擦納米發電機的固定部，覆置在塑料上板105上的第二電極層101和摩擦層102構成了摩擦納米發電機的活動部；電磁發電機的構成為：覆置在塑料下板104上的線圈108和覆置在塑料上板105上的磁鐵107構成了電磁發電機；摩擦納米發電機和電磁發電機的電能由引出線引出供發射裝置109供電，并通過發射裝置109無線發射車流狀況電信號；所述摩擦層102以及電極層103表面設置有微結構陣列修飾；所述檢測器在車輛經過產生氣流的作用下，葉片210帶動下，風力轉盤帶動摩擦納米發電機的活動部旋轉產生的電能和脈沖信號經發射器傳輸到接收裝置，實現對車流量的實時檢測。這樣，車輛通過時，風力轉盤210帶動塑料上板105旋轉，線圈108中的磁通量由于磁鐵107的轉動發生變化，在線圈108中產生變化的電流，同時，由于第一電極層103和摩擦層102的摩擦，在第一電極層103和第二電極層101之間有脈沖電信號輸出，所述摩擦層102為接觸電極，第二電極層101充當背電極，產生的脈沖電信號經過整流電路和發射裝置109進行無線發射，接收裝置110進行接收，并且對車輛進行計數，實現車流量的實時監測。與現有技術相比，本專利技術具有下列有益效果：1、本專利技術提供的基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器采用最新的納米摩擦發電技術以及電磁感應技術，相對于傳統造價昂貴，體積及質量龐大的渦輪式風能發電機，它在增強發電適用性，大大的降低成本的同時仍然能保持非常有益的功率的輸出。2、本專利技術提供的基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器采用電源管理電路，將摩擦納米發電機和電磁發電機的電信號輸出進行整合。3、采用具有一定機械強度、絕緣性能的高分子塑料作為基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器主要框架，成本低廉。4、對于采用納米線陣列以及納米孔陣列作為摩擦納米發電機的接觸面，不但可以增加接觸面積，而且納米線外壁與導電面的滑動增強發電機的摩擦起 電效果，雜化了接觸起電效應和摩擦起電效應，從而大大地提高了發電機的輸出功率。5、本專利技術的發電機結構簡單，制備方法簡單，對材料無特殊要求，可以實現在沒有電源的情況下對車流量的實時監測。附圖說明通過附圖所示，本專利技術的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本專利技術的主旨。圖1為本專利技術車流量檢測器的結構示意圖。圖2為實施例二在柔性塑料薄膜表面設置微結構陣列修飾層的表面形貌經50000倍放大后的掃描電子顯微鏡圖譜。圖3為實施例二在金屬電極層表面設置微結構陣列修飾層的表面形貌經50000倍放大后的掃描電子顯微鏡圖譜。圖4為電源管理的簡易電路示意圖。圖5、圖6和圖7分別為摩擦納米發電機部分、電磁感應發電機部分和電源管理整流后的開路電壓測量結果。圖8、圖9和圖10分別為摩擦納米發電機部分、電磁感應發電機部分和電源管理整流后的短路電流測量結果。具體實施方式下面結合附圖和實施例詳細介紹本專利技術基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器的具體實施方式。實施例一：參見圖1，基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器包括覆置在塑料下板104上的第一電極層103和覆置在塑料上板105上的第二電極層101和摩擦層102，覆置在塑料下板104上的線圈108和覆置在塑料上板105上的磁鐵107，帶動轉子的旋轉的風力轉盤210，無線發射裝置109和接收裝置110。塑料板105和104具有一定機械強度和厚度，車輛經過時，風力轉盤210帶動塑料上板105旋轉，線圈108中的磁通量由于磁鐵107的轉動發生變化，在線圈108中產生變化的電流，同時，由于第一電極層103和摩擦層102的摩擦，在第一電極層103和第二電極層101之間有脈沖電信號輸出，所述摩擦層102為接觸電極，第二電極層101充當背電極，產生的脈沖電信號經過電源管理電路和發射裝置109進行無線發射，接收裝置110進行接收，并且對車輛進行計數，實現車流量的實時監測。本專利技術的基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器中，摩擦層102與第一電極層103可以完全接觸及滑動后完全分開，也可以部分接觸及滑動后分開，也就使其接觸面積發生不斷的變化。本專利技術的基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器利用了具有不同摩擦電極序的摩擦層材料接觸時發生表面電荷轉移的原理。本專利技術中所述的“摩擦電極序”，是指根據材料對電荷的吸引程度將其進行的排序，兩種材料在相互接觸的瞬間，在接觸面上正電荷從摩擦電極序中極性較負的材料表面轉移至摩擦電極序中極性較正的材料表面。迄今為止，還沒有一種統一的理論能夠完整的解釋電荷轉移的機制，一般認為，這種電荷轉移和材料的表面功函數相關，通過電子或者離子在接觸面上的轉移而實現電荷轉移。需要說明的是，摩擦電極序只是一種基于經驗的統計結果，即兩種材料在該序列中相差越遠，接觸后所產生電荷的正負性和該序列相符合的幾率就越大，而且實際的結果受到多種因素的影響，比如材料表面粗糙度、環境濕度和是否有相對摩擦等。本專利技術人發現如果兩種材料在摩擦電極序中處于較接近的位置，接觸后電荷分布的正負性可能并不符合該序列的預測。需要進一步說明是，電荷的轉移并不需要兩種材料之間的相對摩擦，只要存本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電磁?摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器，其特征在于，由發電底座（100）和風力轉盤（200）構成；風力轉盤（200）上的中軸（220）作為樞軸將風力轉盤（200）插接在發電底座（100）之上，且風力轉盤的底端與發電底座的塑料下板（104）固連；即：在風力帶動下，風力轉盤（200）帶動塑料上板（105）以中軸（220）為樞軸作相對于塑料下板（104）轉動；發電底座由集成為一體的電磁發電機和摩擦納米發電機構成；摩擦納米發電機的構成為：覆置在塑料下板（104）上的第一電極層（103）為摩擦納米發電機的固定部，覆置在塑料上板（105）上的第二電極層（101）和摩擦層（102）構成了摩擦納米發電機的活動部；電磁發電機的構成為：覆置在塑料下板（104）上的線圈（108）和覆置在塑料上板（105）上的磁鐵（107）構成了電磁發電機；摩擦納米發電機和電磁發電機的電能由引出線引出供發射裝置（109）供電，并通過發射裝置無線發射車流狀況電信號；所述摩擦層（102）以及第一電極層（103）表面設置有微結構陣列修飾；所述檢測器在車輛經過產生氣流的作用下，葉片（210）帶動下，風力轉盤帶動摩擦納米發電機的活動部旋轉產生的電能和脈沖信號經發射器傳輸到接收裝置，實現對車流量的實時檢測。...

【技術特征摘要】
1.一種基于電磁-摩擦雜化納米發電機的自驅動無線車流量檢測器，其特征在于，由發電底座（100）和風力轉盤（200）構成；風力轉盤（200）上的中軸（220）作為樞軸將風力轉盤（200）插接在發電底座（100）之上，且風力轉盤的底端與發電底座的塑料下板（104）固連；即：在風力帶動下，風力轉盤（200）帶動塑料上板（105）以中軸（220）為樞軸作相對于塑料下板（104）轉動；發電底座由集成為一體的電磁發電機和摩擦納米發電機構成；摩擦納米發電機的構成為：覆置在塑料下板（104）上的第一電極層（103）為摩擦納米發電機的固定部，覆置在塑料上板（105）上的第二電極層（101）和摩擦層（102）構成了摩擦納米發電機的活動部；電磁發電機的構成為：覆置在塑料下板（104）上的線圈（108）和覆置在塑料上板（105）上的磁鐵（107）構成了電磁發電機；摩擦納米發電機和電磁發電機的電能由引出線引出供發射裝置（109）供電，并通過發射裝置無線發射車流狀況電信號；所述摩擦層（102）以及第一電極層（103）表面設置有微結構陣列修飾；所述檢測器在車輛經過產生氣流的作用下，葉片（210）帶動下，風力轉盤帶動摩擦納米發電機的活動部旋轉產生的電能和脈沖信號經發射器傳輸到接收裝置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊維清，張彬彬，靳龍，張磊，張海濤，朱旻昊，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51