振動(dòng)能收集器及智能流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)能收集器及智能流量計(jì)，特別涉及一種收集流體能量的器件，以及應(yīng)用該振動(dòng)能收集器的智能流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]近來(lái)，日常生活中常見(jiàn)的各種形式的能量都在逐漸的被有效收集，比如利用熱電效應(yīng)或熱釋電效應(yīng)可以將熱能收集轉(zhuǎn)換為電能，利用壓電效應(yīng)和摩擦效應(yīng)可以將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，雖然這類能量收集的功率還比較小，但是卻已經(jīng)能初步用在一些微電子器件中，使得微電子器件無(wú)需借助外電源而得以驅(qū)動(dòng)。此外，對(duì)于流體空間(如管道)中流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能的收集變得日趨重要，但是，目前還沒(méi)有基于流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的收集器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種振動(dòng)能收集器及智能流量計(jì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法將流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種振動(dòng)能收集器，設(shè)置在流體空間內(nèi)，其中，該振動(dòng)能收集器包括:發(fā)電單元，該發(fā)電單元在流體的運(yùn)動(dòng)作用下產(chǎn)生形變，并基于該形變產(chǎn)生并輸出電信號(hào)。
[0005]本發(fā)明還提供了一種智能流量計(jì)，包括上述的振動(dòng)能收集器，所述振動(dòng)能收集器設(shè)置在流體空間中，所述電信號(hào)為所述智能流量計(jì)提供電源。
[0006]通過(guò)上述技術(shù)方案，在流經(jīng)流體的流體空間內(nèi)設(shè)置發(fā)電單元，發(fā)電單元在流體的運(yùn)動(dòng)作用下會(huì)產(chǎn)生形變，并基于該形變產(chǎn)生并輸出電信號(hào)。由此可以實(shí)現(xiàn)將流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能(振動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為電能而進(jìn)行收集，并且該振動(dòng)能收集器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，以使本發(fā)明的內(nèi)容更加清晰，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，且附圖中的示意圖尺寸和實(shí)際尺寸并未嚴(yán)格呈現(xiàn)一定的縮放比例，附圖所示內(nèi)容并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的方框圖；
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的發(fā)電單元的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的輸出電信號(hào)圖；以及
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的工作原理圖。
[0014]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0015]10流體空間20 發(fā)電單元22 第一部件
[0016]24第二部件220 第一摩擦層222 第一導(dǎo)電層
[0017]240 第二摩擦層242 第二導(dǎo)電層26 支撐部件
[0018]28電流表
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的方框圖。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施方式提供的振動(dòng)能收集器設(shè)置在流體空間10內(nèi)，其中，該振動(dòng)能收集器包括:發(fā)電單元20，該發(fā)電單元20在流體的運(yùn)動(dòng)作用下產(chǎn)生形變，并基于該形變產(chǎn)生并輸出電信號(hào)。
[0022]通過(guò)在流經(jīng)流體的流體空間內(nèi)設(shè)置發(fā)電單元，發(fā)電單元在流體的運(yùn)動(dòng)作用下會(huì)產(chǎn)生形變，并基于該形變產(chǎn)生并輸出電信號(hào)。由此可以實(shí)現(xiàn)將流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能(振動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為電能而進(jìn)行收集，并且該振動(dòng)能收集器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]如圖2所示，圖1所示的發(fā)電單元20包括第一部件22和第二部件24，所述第一部件22包括第一摩擦層220和第一導(dǎo)電層222，所述第二部件24包括第二摩擦層240和第二導(dǎo)電層242，其中:所述第一導(dǎo)電層222設(shè)置在所述第一摩擦層220上且與所述流體空間10的內(nèi)壁接觸；所述第二導(dǎo)電層242設(shè)置在所述第二摩擦層240上；在存在流體的運(yùn)動(dòng)作用時(shí)所述第一摩擦層220與所述第二導(dǎo)電層242相互接觸和分離，并通過(guò)所述第一導(dǎo)電層222和所述第二導(dǎo)電層242輸出所述電信號(hào)。
[0025]在沒(méi)有流體的運(yùn)動(dòng)作用時(shí)，所述第一摩擦層220與所述第二導(dǎo)電層242之間設(shè)置有預(yù)定間隙O其中,所述預(yù)定間隙的范圍為2.5mm至10mm。
[0026]當(dāng)流體以一定速率流經(jīng)流體空間(例如流體空間的入口)時(shí)，第二摩擦層240在流體的運(yùn)動(dòng)作用下發(fā)生振顫(即，第二摩擦層240發(fā)生形變)。由此，在這一過(guò)程中，第二摩擦層240上設(shè)置的第二導(dǎo)電層242可以與第一摩擦層220相互接觸和分離，并通過(guò)所述第一導(dǎo)電層222和所述第二導(dǎo)電層242輸出所述電信號(hào),該輸出的電信號(hào)(電流/電壓信號(hào))與時(shí)間的關(guān)系如圖4A和圖4B所示(圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的輸出電信號(hào)圖，其中圖4A為短路電流輸出示意圖，圖4B為開(kāi)路電壓輸出示意圖)。
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的振動(dòng)能收集器的發(fā)電單元的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]如圖3所示，所述第一摩擦層220、所述第一導(dǎo)電層222和所述第二導(dǎo)電層242的數(shù)量分別為兩個(gè)，兩個(gè)所述第一導(dǎo)電層222分別設(shè)置在兩個(gè)所述第一摩擦層220上且分別與所述流體空間10的相對(duì)的內(nèi)壁接觸，設(shè)置有兩個(gè)所述第二導(dǎo)電層242的所述第二摩擦層240位于兩個(gè)所述第一摩擦層220之間。
[0029]在圖3中，通過(guò)分別在流體空間10的上下兩個(gè)內(nèi)壁上依次設(shè)置第一摩擦層220和第一導(dǎo)電層222 (第一部件22為兩個(gè)，分別設(shè)置在流體空間10的上下兩個(gè)內(nèi)壁上)，以及分別在所述第二摩擦層240的兩個(gè)表面上設(shè)置所述第二導(dǎo)電層242，由此在存在流體的運(yùn)動(dòng)作用時(shí)所述第一摩擦層220與所述第二導(dǎo)電層242相互接觸和分離的過(guò)程中，可以通過(guò)所述上部?jī)?nèi)壁上的第一導(dǎo)電層222和第二摩擦層240的上表面上的所述第二導(dǎo)電層242輸出一路電信號(hào)，并且通過(guò)所述底部?jī)?nèi)壁上的第一導(dǎo)電層222和第二摩擦層240的下表面上的所述第二導(dǎo)電層242輸出一路電信號(hào)，通過(guò)將兩路電信號(hào)并聯(lián)，可以獲得較高的電信號(hào)輸出。
[0030]優(yōu)選地，兩個(gè)所述第二導(dǎo)電層242與各自相對(duì)的所述第一摩擦層220之間的預(yù)定間隙可以相等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該預(yù)定間隙進(jìn)行設(shè)定。例如，該預(yù)定間隙可以處于2.5mm至1mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為5mm(也就是，上下兩個(gè)第一摩擦層220之間的距離可以處于5mm至20mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為10mm)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，圖2和圖3中所示的發(fā)電單元20還包括支撐部件26，設(shè)置在所述流體空間10入口的中間位置，與所述第二摩擦層240的一端連接，用于支撐所述第二摩擦層240。其中，該支撐部件26可以在與所述流體空間的內(nèi)壁平行的方向上通過(guò)粘貼方式設(shè)置在所述流體空間10入口的中間位置。通過(guò)設(shè)置該支撐部件26，可以將所述第二摩擦層240的一端固定，所述第二摩擦層240的另一端仍然為自由端。其中，該支撐部件26可以為具有一定厚度的方形片狀物，該支撐部件26的尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選取。例如，可以選取22mm*5mm*2mm的亞克力塊作為支撐部件26。
[0032]在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中