一种基于摩擦发电机的自驱动柔性紫外光传感器的制作方法

本实用新型属于电子元器件设计技术领域，具体涉及一种基于摩擦发电机的自驱动柔性紫外光传感器。

背景技术：

紫外光是电磁波谱中波长从0.01~0.40微米辐射的总称，不能引起人们的视觉，但是紫外光的用途却很多，比如，杀菌、鉴定、健康医疗等。市场上检测紫外光的设备品种繁杂，但所有的设备均体积较大，不方便携带，且设备还需要外接电源，不能满足随时随地测量的需求。

技术实现要素：

针对现有的检测紫外光设备体积大、测量不便的问题，本实用新型提出了一种基于摩擦发电机的自驱动柔性紫外光传感器，结构设计简单，无需外部电源供电，减小了电路占用空间，且采用柔性设计，可与可穿戴式设备相兼容，以随时检测紫外光强度。

为解决以上技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于摩擦发电机的自驱动柔性紫外光传感器包括摩擦发电机，摩擦发电机为整个电路提供电源；所述摩擦发电机的两个电极分别与整流件的两个输入端电连接，且整流件与柔性检测紫外光组件电连接。整流件对摩擦发电机产生的交流电进行整流，为柔性检测紫外光组件提供直流电，柔性检测紫外光组件与外接的电压信号检测装置相连接。

所述整流件与柔性检测紫外光组件之间还设有为柔性检测紫外光组件体感稳定电压的稳压件，稳压件的正极和负极分别与整流件的正极输出端和负极输出端对应电连接。

所述柔性检测紫外光组件包括分压电阻和氧化锌传感电阻，分压电阻的一端与整流件的负极输出端电连接，分压电阻的另一端与氧化锌传感电阻的一端电连接；所述氧化锌传感电阻的另一端与整流件的正极输出端电连接。外接的电压信号检测装置连接在氧化锌传感电阻的两端，当紫外光的强度变化时，氧化锌传感电阻的电阻减少，电压信号检测装置即可以检测到氧化锌传感电阻的两端的分压减少。

所述氧化锌传感电阻包括对称设置的金属电极，两个金属电极通过氧锌纳米线电连接。

所述金属电极是由低功函金属所制成的金属电极，且金属电极与氧化锌纳米线之间为欧姆接触。

所述摩擦发电机包括至少一组柔性摩擦组件，所述柔性摩擦组件包括相互贴合的柔性摩擦层和柔性电极。

所述柔性电极是由金属纳米网格或银纳米线薄膜所制成。

所述整流件为整流桥；所述稳压件为稳压二极管。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型中摩擦发电机和柔性检测紫外光组件均为柔性，结构简单，可与可穿戴设备相兼容，方便携带，可随时随地检测周围的紫外光强度；

2.本实用新型不用内置电源，电源由摩擦发电机提供，如检测紫外光强度信号，只需摩擦产生电能就可以产生对应强度的电压信号；

3.稳压二极管可以使摩擦发电机产生不均的电压信号变为稳定的电压信号，确保分压电阻和氧化锌传感电阻两端的电压信号强度，在摩擦发电机输出电流不稳定情况下，最终实现了氧化锌传感电阻两端的电压输出信号与紫外光强度的稳定关系，通过检测电压输出信号即可检测紫外光强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路连接示意图。

图2为双电极摩擦纳米发电机的结构示意图。

图3为氧化锌传感电阻的结构示意图。

图中，1为摩擦发电机，1-1为柔性摩擦层，1-2为柔性电极，2为整流件，3为稳压件，4为分压电阻，5为氧化锌传感电阻，5-1为金属电极，5-2为氧化锌纳米线，6为电压信号检测装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于摩擦发电机的自驱动柔性紫外光传感器，包括摩擦发电机1，摩擦发电机1包括至少一组柔性摩擦组件，如图2所示，所述柔性摩擦组件包括相互贴合的柔性摩擦层1-1和柔性电极1-2，柔性摩擦层1-1与人体结构或物体摩擦生电，为整个电路提供电源，柔性电极1-2可以采用有序金属纳米网格或者分散的银纳米线薄膜制成，柔性电极1-2实现电流传导的作用；当为一组柔性摩擦组件时，摩擦纳米发电机1为单电极工作模式，当为两组柔性摩擦组件时，摩擦纳米发电机1为双电极工作模式。

如图1所示，所述摩擦发电机1的两个电极分别与整流件2的两个输入端电连接，且整流件2与柔性检测紫外光组件电连接，整流件2可以将摩擦发电机1产生的交流脉冲电流整流为直流电流；所述柔性检测紫外光组件外接电压信号检测装置6，电压信号检测装置6用于显示柔性检测紫外光组件所检测到的紫外光强度信号。本实施例中，所述整流件2为整流桥，电压信号检测装置6为量程为10v的电压表。

所述整流桥与柔性检测紫外光组件之间还设有稳压件3，稳压件3的正极和负极分别与整流桥的正极输出端和负极输出端对应电连接。本实施例中，所述稳压件3为稳压二极管。因摩擦发电机1所产生的脉冲电压较大，远大于稳压二极管的稳定电压，稳压二极管可以使摩擦发电机1产生的脉冲电压强度保持为稳定电压，以便于为柔性检测紫外光组件提供稳定的检测电压。

所述柔性检测紫外光组件包括分压电阻4和氧化锌传感电阻5，分压电阻4的一端与整流桥的负极输出端电连接，分压电阻4的另一端与氧化锌传感电阻5的一端电连接；所述氧化锌传感电阻5的另一端与整流桥的正极输出端电连接；分压电阻4和氧化锌传感电阻5串联连接后再与稳压二极管并联连接，当氧化锌传感电阻5吸收的紫外光强度增大时，氧化锌传感电阻5的阻值会相应地减小，氧化锌传感电阻5两端的电压会同步减小，反之，当氧化锌传感电阻5吸收的紫外光强度减小时，氧化锌传感电阻5的阻值会相应地增大，氧化锌传感电阻5两端的电压会同步增大，因此通过测量氧化锌传感电阻5两端的电压可以间接地得到紫外光强度信息。氧化锌传感电阻5的两端分别与电压信号检测装置6的两端对应连接，氧化锌传感电阻5和电压信号检测装置6相并联，以便于电压信号检测装置6通过测量氧化锌传感电阻5两端的电压进而判断紫外光强度信号。

如图3所示，所述氧化锌传感电阻5包括对称设置的金属电极5-1，所述金属电极5-1是由低功函金属所制成的金属电极，且金属电极5-1与氧化锌纳米线5-2之间为欧姆接触，欧姆接触可以减小或消除金属电极5-1与氧化锌纳米线5-2之间的接触电阻，从而凸显紫外光对氧化锌传感电阻5的影响部分；两个金属电极5-1通过氧化锌纳米线5-2电连接，两个金属电极5-1之间为柔性绝缘体，氧化锌纳米线5-2分散在柔性绝缘体上，本实施例中，柔性绝缘体可选用pdms（聚二甲基硅氧烷）。氧化锌纳米线5-2可以吸收紫外光表现出载流子浓度的增加，并伴随着氧化锌纳米线5-2电阻的减小，在串联支路中氧化锌传感电阻5分压减小，因此不同的紫外光强度会对应于不同的分压。

本实用新型充分利用了氧化锌纳米线5-2的柔性，由摩擦发电机1提供电源，整流桥对摩擦发电机1产生的交流电进行整流，稳压二极管对整流后的电流进行稳压处理，之后通过利用氧化锌纳米线5-2的吸收紫外光的特性，可与可穿戴式设备相兼容以随时检测紫外光的强度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。