[发明专利]基于一种压控式开关控制的DEG自偏置电路设计

说明书

本发明公开了一种压控式开关控制的DEG自偏置电路，该自偏置电路有直流偏置电源、压控式开关、二极管、电容和无源器件组成。该电路将直流偏置电源、压控式开关、DEG串联成一个回路，用开关控制回路的通断。第一次发电循环中，当DEG处于最大变形状态时，开关接通，直流偏置电源通过二极管D₁，D₂，D₃给DEG充电，DEG收缩时对电容C₁，C₂放电，提高整个过程能量利用率。第二次发电循环开始时，二极管D₂截止，自偏置电路处于低压高电荷状态，电容C₁，C₂并联，电源和电容串联对DEG充电，DEG收缩对电容C₁和C₂放电。在此后的发电循环中DEG的电压不断累加，电容C₁和C₂两端电压升高。本发明具有电路控制方便，智能化，成本低，能量利用率高，可操作性简洁等优点。

所属技术领域

本发明属于功能材料发电领域，涉及一种DEG发电机(dielectric elastomergenerator，DEG)，特别涉及一种可控的DEG发电机自偏置电路。

背景技术

近年来介电弹性体材料多用于发电领域，利用自身能量密度高，轻量，价格低等特点被广泛设计成多种发电机形式，但是这些发电机工作时都需要事先预置电荷，这就需要外加一个偏置高压电源，这使得DEG发电机在诸多场合使用不便，同时国内外对于DEG发电机自偏置电路这一领域研究还不够完善。因此，本发明就这一现状提供了一种新型可控的DEG发电机自偏置电路，该电路适用于工作在动态变形中的DEG发电机，比如利用海洋能发电的DEG发电机。

发明内容

本发明涉及一种利用压力传感器、单片机、继电器控制的DEG发电机可控自偏置电路设计。利用该电路可以实现基于柔性管的DEG发电机发电升压。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可控的DEG自偏置电路工作原理为：该自偏置电路有直流偏置电源、压控式智能开关、二极管、电容和无源器件组成。该自偏置电路在工作过程中有两种结构：高压低电荷和低压高电荷。该电路将直流偏置电源、压控式开关、DEG串联成一个回路，用开关控制回路的通断。第一次发电循环中，当DEG处于最大变形状态时压控开关接通，直流偏置电源通过二极管D₁，D₂，D₃给DEG充电，DEG收缩时对电容C₁，C₂放电，提高整个过程能量利用率。第二次发电循环开始时，二极管D₂截止，自偏置电路处于低压高电荷状态，电容C₁，C₂并联，电源和电容串联对DEG充电，DEG收缩对电容C₁和C₂放电。在此后的发电循环中DEG的电压不断累加，电容C₁和C₂两端电压升高。

其特征在于：该自偏置电路中的开关设计是基于一种膜片式压力传感器，这种传感器可以整合到DEG发电机上，适时检测DEG变形情况。

其特征在于：该电路可以在任意DEG发电周期中，可以保证在DEG处于最大变形时，给其自动加上偏置电压，减少了能量损耗。

其特征在于：该自偏置电路的实现拓展了DEG的运用范围，提高了DEG的便携性和自主性。

附图说明

图1为本发明的可控自偏置电路原理图；

图2为本发明的首次充电电路原理图；

图3为本发明的DEG放电电路原理图；

图4为本发明的第二次充电电路原理图；

图5为本发明的压控式智能开关电路流程图；