[发明专利]自驱动光学组件和无线传感系统

说明书

本申请公开了一种自驱动光学组件和无线传感系统，包括：纳米发电机用于将外部机械能转化为电能；储能单元包括整流器以及电容器，纳米发电机输出的电信号通过整流器处理后向电容器充电；无线传感单元中的工作光元件串联于电阻式传感器并一同与参考光元件并联，参考光元件与电容器并联连接，其中，电容器的输出电压为参考光元件的工作电压，本申请通过设置有纳米发电机为无线传感单元提供电能，再通过解耦无线传感单元中的参考光元件以及工作光元件的亮度变化实现远距离无线传感，同时，本申请通过设置电容器和参考光元件以形成稳压直流源，为电阻式传感器提供了稳定的工作环境，最终实现纳米发电机与不同类型的传感器的高兼容性。

技术领域

本申请涉及纳米发电机与无线传感技术领域，尤其涉及一种自驱动光学平台和无线传感系统。

背景技术

现有技术中通过使用大量的独立式传感器替代传统的有限的离散传感器，用互联网收集大量的独立式传感器的分散的传感器信号进行统计分析，可以得到精确可靠的信息。然而，对于独立维持连续工作的传感器来说，供电问题成为克制其网络式发展的瓶颈。

目前，利用纳米发电机从环境中收集能量为可持续自供电的传感器件提供新能源是一个有效的解决方案。但是在现有技术中仍然存在纳米发电机与不同类型的传感器之间阻抗不匹配的问题，降低了纳米发电机与传感器件的兼容性。

发明内容

本申请实施例提供一种自驱动光学组件和无线传感系统，能够解决传感器的电光信号的无损转换问题以实现纳米发电机与传感器的高兼容性。

第一方面，本申请实施例提供一种自驱动光学组件，包括用于将外部机械能转化为电能的纳米发电机，以向电路输入电信号。储能单元包括整流器以及电容器，纳米发电机输入的电信号通过整流器处理后向电容器充电。无线传感单元与储能单元并联连接，无线传感单元包括电阻式传感器、工作光元件以及参考光元件，工作光元件串联于电阻式传感器并一同与参考光元件并联，参考光元件与电容器并联连接，其中，电容器的输出电压为参考光元件的工作电压。

在本申请的一些实施例中，参考光元件以及工作光元件包括LED灯及OLED灯中的一者。

在本申请的一些实施例中，电阻式传感器的最大工作量程Rmax满足关系式为：

Rmax＝(Vs-Vmin)/Imin                      式(1)

其中，Vs为电容器的输出电压，Vmin为工作光元件的最低工作电压，Imin为工作光元件在最低工作电压下的电流。

在本申请的一些实施例中，参考光元件以及工作光元件的发光颜色包括蓝色、红色、黄色和绿色中的其中一种，不同颜色的参考光元件用于改变电容器的输出电压。

在本申请的一些实施例中，电阻式传感器的信号变化量η满足关系式为：

η＝(L_R2-L_R1)/L_R2                              式(2)

其中，L_R2为参考光元件的光强,L_R1为工作光元件的光强，参考光元件的光强L_R2与外部机械能的变化量ΔE成正比。

在本申请的一些实施例中，电阻式传感器包括温度电阻传感器、湿度电阻传感器、压阻压力传感器、扭矩电阻传感器中的一种或几种。

在本申请的一些实施例中，工作光元件和电阻式传感器串联连接组成工作单元，多个工作单元并联组成工作矩阵，工作矩阵与参考光元件并联，并与电容器并联，其中，工作矩阵中的多个电阻式传感器称为传感矩阵，多个工作光元件称为发光矩阵。

在本申请的一些实施例中，纳米发电机为压电纳米发电机、摩擦纳米发电机以及压电-摩擦电复合纳米发电机其中一种或几种。