[发明专利]自驱动风传感器

说明书

本发明公开了一种自驱动风传感器，传感摩擦发电机为多个，每个传感摩擦发电机包括上下两块绝缘基底，两个绝缘基底相对的面上分别粘贴导电电极作为上下极，绝缘基底与导电电极的尺寸大小相同，上下两块绝缘基底上的导电电极之间有间隙，在上、下的导电电极之间设置PTFE薄膜，PTFE薄膜的尺寸小于绝缘基底，PTFE薄膜的厚度小于上、下的导电电极之间的间隙，绝缘基底、导电电极以及PTFE薄膜装成一端固定、另一端为自由端的书状结构；多个传感摩擦发电机围成多边形的传感器，每个传感摩擦发电机分别用铜线引出电流，并在各自的电路上连接指示灯和能得出发电机频率的测量装置。制作简单，成本低，输出稳定，测量范围大，灵敏度高且无需电池。

技术领域

本发明涉及一种风传感器，特别涉及一种自驱动的风传感器。

背景技术

风传感器包括风速传感器和风向传感器，已经被广泛应用于气象、农业、军事等各个方面，其风速的测量范围和测量精度从0.1米每秒到上百米每秒。而常见的风速传感器的原理主要分为三类：机械转动型，光电转换型，还有超声波型。它们都各有优缺点，其都有的缺点就是：一、体积大，风向单一；二、测量范围、测量精度、响应时间不能都达到最优；三、都需要外电源供电；四、价格相对昂贵。

摩擦电纳米发电机是利用摩擦电效应和静电感应效应原理得以实现的，其结构简单，成本低廉，可以收集生活环境中不同形式的机械能将其转化为电能，这不仅可以用来发电提供电子设备使用，而且可以根据转化关系测量出相应机械的一些物理信息，比如速度、加速度、方向、压力、频率等。

发明内容

针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种自驱动风传感器，首次将摩擦发电机应用到风传感器，可准确测量风速和风向等信息。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种自驱动风传感器，其特征在于：包括收集风能的摩擦发电机。

上述方案中：所述传感摩擦发电机为多个，每个传感摩擦发电机包括上下两块绝缘基底(1)，两个绝缘基底(1)相对的面上分别粘贴导电电极(2)作为上下极，所述绝缘基底(1)与导电电极(2)的尺寸大小相同，所述上下两块绝缘基底(1)上的导电电极(2)之间有间隙，在上、下的导电电极(2)之间设置PTFE薄膜(3)，所述PTFE薄膜(3)的尺寸小于绝缘基底(1)，所述PTFE薄膜(3)的厚度小于上、下的导电电极(2)之间的间隙，所述绝缘基底(1)、导电电极(2)以及PTFE薄膜(3)装成一端固定、另一端为自由端的书状结构；多个传感摩擦发电机围成多边形的传感器，每个传感摩擦发电机分别用铜线引出电流，并在各自的电路上连接指示灯(5)和能得出发电机频率的测量装置。

采用上述方案，本发明将摩擦发电机应用于风传感器，PTFE和导电电极做摩擦材料，其中导电电极同时充当上下电极，这样就得到一个收集风能的摩擦发电机(WTEG),然后我们将相同的单元(摩擦发电机)在同一水平面的不同方向排列成多边形，就可以得到一个收集风能并利用收集到的能量来驱动自身的风传感器。通过分析发现，发电机频率与风速大小的呈线性关系较好，通过发电机频率来计算风速大小，用各个方向的小灯泡是否发光来确定风向，精准度可达到0.12m/s。

该装置：一、体积小，可实现多风向检测；二、测量范围、测量精度、响应时间能都达到最优；三、不需要外电源供电；四、价格相对便宜。

作为上述方案的优选：所述能得出发电机频率的测量装置包括整流器(4)、电路放大器(6)、电流测量模块(7)、电压测量模块(8)和显示单元(9)，所述整流器(4)连接在指示灯(5)之前，所述整流器(4)同时与电路放大器(6) 相连，所述电路放大器(6)信号输出端与电流测量模块(7)和电压测量模块(8)相连，所述电流测量模块(7)和电压测量模块(8)的信号输出端与显示单元(9)的信号接收端相连。我们用电路放大器放大电流后测量各个方向整流后输出的电流、电压，根据电流图像得到发电机频率。