[发明专利]自供能无线运动特性传感装置和系统，可穿戴设备和键盘

说明书

本公开涉及一种自供能无线运动特性传感装置，其包括运动特性转换器，用于将对运动特性转换器的外力转换为对纳米发电机的作用力；纳米发电机，用于产生与作用力对应的电荷；击穿放电器，击穿放电器包括：电荷积累结构，电荷积累结构包括第一电极和第二电极，第一电极与第二电极用于积累电荷，击穿放电结构，击穿放电结构具有与第一电极电气连接的第一放电尖端、和与第二电极电气连接的第二放电尖端，在第一放电尖端与第二放电尖端之间具有放电间隙，电荷在放电间隙之间形成电场，其中，电场使得在放电间隙之间形成击穿放电，击穿放电所产生的电流导致电磁波的发射。此外，本公开还涉及一种自供能无线运动特性传感系统，一种可穿戴设备和一种键盘。

技术领域

本公开涉及一种自供能无线运动特性传感装置，一种自供能无线运动特性传感系统，一种可穿戴设备和一种键盘。

背景技术

随着智能手机、可穿戴设备以及智能家电应用和发展，需要实时地采集这些设备上的物理信息，从而可以实现对这些设备本身或者设备使用者的使用状态的监控。此外，通过将这些物理信息上传到物联网上，可以实现这些设备之间的连接和交互，从而可以推动工业生产、交通运输和居家生活等领域的智能化发展。

推动这些智能设备以及物联网发展的核心是各种信息传感器。传感器的种类多样可以分别用于实现不同的功能，利用用于识别对象、确定位置、感知运动、温度和压力等。无论传感器的功能如何，传感器通常需要由供电单元、将物理信息转换为电信号的传感单元和用于传输或发送电信号的传输单元。这种传统的传感器的结构通常会通过电路实现，而这种电路在设计和制造上具有一定程度的复杂性。此外，对于无线传感器来说，供电单元通常通过电池来实现，无线传输单元需要将电信号转换成无线信号并进行发射，这一方面导致无线传感器的体积进一步增大，难以实现在诸如植入式设备的微型设备中的应用，另一方面电池的使用导致需要后期维护，例如当电量用尽时需要进行充电或更换电池。此外，常见的无线传输单元，例如蓝牙、NFC和RFID等的有效传输距离在0.02米至10米的范围内，有限的传输距离也会限制传感器的应用。

因此，针对现有的传感器架构的上述不足，需要研发一种能够感知不同的运动特性、能够自供能，并且能够进行远程无线传输的传感器。

发明内容

因此，本公开提供一种自供能无线运动特性传感装置，它们能够将运动特性，例如触摸、按压、速度、加速度或相对位移等转化为具有幅值和/或频谱特性的电磁波信号。此外根据本公开的自供能无线运动特性传感装置具有微小的体积，从而能够灵活地应用于诸如可穿戴设备和植入物等的智能设备中。此外，本公开还提供了一种自供能无线运动特性传感系统，以及一种包括该自供能无线运动特性传感系统的可穿戴设备和键盘。

根据本公开的实施方式，提供了一种自供能无线运动特性传感装置，包括：运动特性转换器，用于将对所述运动特性转换器的外力转换为对所述纳米发电机的作用力；纳米发电机，用于产生与所述作用力对应的电荷；击穿放电器，所述击穿放电器包括：电荷积累结构，所述电荷积累结构包括彼此绝缘隔离的第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极用于积累所述电荷，和击穿放电结构，所述击穿放电结构具有与所述第一电极电气连接的第一放电尖端、和与所述第二电极电气连接的第二放电尖端，在所述第一放电尖端与第二放电尖端之间具有放电间隙，所述电荷在所述放电间隙之间形成电场；其中，所述电场使得在所述放电间隙之间形成击穿放电，击穿放电所产生的电流导致电磁波的发射。

根据本公开的自供能无线运动特性传感装置的另外可选的实施方式，其中，所述纳米发电机包括中空密封体，所述运动特性转换器包括在所述中空密封体中能够移动的液体，所述电荷积累结构贴靠在所述中空密封体的外侧，其中，在所述自供能无线运动特性传感装置发生旋转、摆动和/或线性运动的情况下，所述液体相对于所述中空密封体移动并且与所述中空密封体的内壁接触和摩擦，所述中空密封体产生电荷。