植物触发感应电控制的互动系统的制作方法

本实用新型涉及感应电技术领域，特别涉及一种由植物触发感应电控制的互动系统。

背景技术：

当今社会，越来越多的人喜欢在家中培养花卉植物，或是在闲暇的时候去公园里观赏花卉植物，这样不仅可以欣赏优美的景色，放松心情，还可以呼吸新鲜的空气，强身健体。在我国不仅有着丰富的植物资源，更有着厚重的园林艺术文化底蕴，随着人民对物质和精神需求的日益提高，目前单纯的花卉植物的展示难以满足观赏者的要求，为此，相关领域研究人员也在不断进行改进，例如，在公园里种植了大量品种各异的花卉植物，人们在游园的时候，不单希望欣赏这些美景，还希望了解这些花卉植物的品种习性甚至是背后的故事，以增加游园的趣味性和知识性。一方面，通常公园采用木质或金属制的介绍牌，这种介绍牌不能与园林融为一体，而且存在易损毁、变质、可用的书写范围有限等问题；另一方面，花卉植物在园林中通常作为一种静态景观来展示，这种展示方式与参观者之间缺少有效地互动，降低了游客的游览体验感，而且游客随意的触碰、采摘也会损坏植物。这些问题既影响了园林植物知识的传播和普及，也难以满足游客对于交互式体验的需求。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提出一种植物触发感应电控制的互动系统，以提升游客观赏植物时的交互体验感。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

植物触发感应电控制的互动系统，包括：

与植物本体表面对应设置的感应电势件，所述感应电势件机械运动时能够与所述植物体表面产生感应电势差；

与植物本体内部电解质连接的电传导模块，用于传导感应电势差产生的电信号；

与所述电传导模块连接的信号处理模块，用于处理所述电信号；

与所述信号处理模块连接的用电器，所述用电器受所述信号处理模块控制。

进一步地，所述感应电势件与所述植物本体表面具有不同的介电常数或电负性，使得所述感应电势件与所述植物本体表面接触时带有相反的电荷。

进一步地，所述感应电势件设有用于与所述植物本体进行固定的连接装置，所述感应电势件与所述植物本体表面非贴合设置，使得所述感应电势件机械运动时与所述植物本体表面接近或远离。

进一步地，所述电传导模块为有线传导模块和/或无线传导模块。

进一步地，所述无线传导模块，包括：

与所述植物本体内部电解质连接的电转换发射端，用于将所述电信号转换为中继信号并发射；

与所述信号处理模块连接的信号接收端，用于接收所述中继信号并转换为电信号；

其中，所述中继信号为电磁场信号或激光信号或微波信号或机械波信号。

进一步地，所述互动系统还包括通信模块，所述信号处理模块通过所述通信模块与所述用电器通信连接。

进一步地，所述通信模块为有线通信模块和/或无线通信模块。

进一步地，所述用电器为音频/视频播放设备、电动机械设备、电控开关、led灯其中的一种；或者，几种的组合。

进一步地，所述用电器设置于植物本体上。

进一步地，所述植物本体表面为植物本体的：根、茎、叶、花、果实中任意一种或几种的表面。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

在自然条件下(如刮风、下雨)或游客主动在与植物本体进行互动时，感应电势件受力发生机械运动，使其与对应的植物本体表面产生感应电势差，进而产生电信号，本系统结构设置简单，无需外加电源，能够较好的对现有植物进行安装改造，更重要的是相对传统的植物观赏方式，本实用新型增加了具有体验感的互动过程。为了能够更好的产生电信号，可以选用适宜材料的感应电势件固定在植物本体上，这样产生的电信号更明显、交互更准确，同时也能够防止游客触碰交互损坏植物。

所产生的电信号经过信号处理模块的处理，得到可以被用电器识别的控制信号，相比传统的用来配合展示植物的用电器独立自动工作，本实用新型是基于与植物本体的交互来触发用电器工作的，极大提高了游客游览观赏的互动性。所述的用电器种类、功能多种多样，例如可以是音频/视频播放设备、电动机械设备、电控开关、led灯等等，都能够适配本交互系统，提供给游客不同的交互体验。

用于传输电信号的电传导模块采用有线或无线的方式传导电信号，可以实现短距离无障碍的传输，使得本交互系统兼容更多特殊的环境要求。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的植物触发感应电控制的互动系统的整体系统框图；

图2为本实用新型实施例的互动系统的感应电势件与植物本体表面接触的位置结构示意图；

图3为感应电势件与植物本体表面感应电势差增大的位置结构示意图；

图4为感应电势件与植物本体表面的感应电势达到平衡的位置结构示意图；

图5是感应电势件与植物本体表面的感应电势差减小的位置结构示意图；

图6是本实用新型其中一个实施例的电路结构示意图；

图7是本实用新型另一个实施例的电路结构示意图；

图8是本实用新型的感应电势件的连接装置的连接示意图。

附图标记说明

1-感应电势件；101-连接装置；

2-植物本体表面；3-植物本体内部电解质；

4-电传导模块；501-磁耦合式无线传输装置；

502-蓝牙装置；6-信号处理模块；

7-通信模块；8-用电器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实用新型公开了一种植物触发感应电控制的互动系统，该互动系统基于植物本体产生电信号，包括以下部分：

感应电势件1，其与植物本体表面2位置对应，用于在相对所述植物体表面机械运动时产生感应电势差。

其中，感应电势件1与植物本体表面2具有不同的介电常数或电负性。

如图1和图2所示，感应电势差产生原理如下：当感应电势件1在受外力的情况下机械运动，具有机械能，当感应电势件1与植物本体表面2距离最小(即两者相接触)时，由于植物本体表面2的纤维素膜层与感应电势件1具有不同的介电常数或电负性，两者所接触的部分形成相反的表面电荷，当所施加外力结束或者通过其他向量的外力导致感应电势件1与植物本体表面2分开时，所接触两部分之间形成感应电势差，进而能够产生电信号。

电传导模块4，其与所述植物本体的内部电解质连接，用于传导感应电势差产生的电信号。所谓内部电解质即植物内部的如细胞液等天然电解质(溶液)，电解质具有较好的导电性和流动性，能够传递电信号，为了将感应电势差所产生的电信号传输出植物本体外，电传导模块4具有关键性作用，例如，电传导模块4可以为金属导线，通过将金属导线插入植物本体内部来传输电信号。

信号处理模块6，其与所述电传导模块4连接，用于接收并处理所述电信号。电传导模块4所传输的电信号通常不能直接被用电器8使用或识别，因此需要信号处理模块6对该电信号进行放大、滤波等操作，或者是在其识别电信号后根据预定的程序向用电器8发送控制指令。信号处理模块6通常具有微处理器，能用于处理信号及发送控制指令，信号处理模块6广泛应用于现代电控领域，且能够在市面购买获得，因此其具体结构和原理本文不详细说明。

用电器8，与所述信号处理模块6连接，所述用电器8受所述信号处理模块6控制，包括得电复位开启、改变工作模式等等控制操作。

基于上述结构，本实用新型提供一种交互体系操作的实施例，具体如下：游客手动触摸感应电势件1，使其与植物本体表面2接触然后分开，此时上述的两个接触面具有相反的表面电荷，并且这两个接触面之间形成感应电势差，产生电信号。电传导模块4与导电性良好的植物本体内部电解质3的溶液电性连接，将产生的电信号传递至信号处理模块6。信号处理模块6根据对收到的电信号的处理和分析，发送相应的控制指令至用电器8。用电器8根据所述的控制指令进行相应的操作。

在本实用新型的一些实施例中，为了使交互更加方便，将感应电势件1与植物本体绑定，游客通过直接触摸植物就能使感应电势件1获得机械能。如图8所示的一个实施例，所述感应电势件1设有连接装置101，使其通过连接装置101绑定在植物本体上，在无外力作用下，感应电势件1与植物本体表面2有一定距离，并且两者能够在外力的作用下相接触。为了能够更高效的获得机械能，连接装置101可以采用具有弹性的材料，如塑料、金属等等，感应电势件1与植物本体表面2接触后连接装置101积攒动力势能，使得感应电势件1能够自动弹开。图8中，感应电势件1设置于植物本体的上方，此外，还可以将感应电势件1设置在植物本体(如植物叶片)的下方，游客通过触摸叶片使得叶片获得机械能进而与感应电势件1接触、分离，形成感应电势差，这种结构能够尽可能的保持植物原有的外观，给予游客更好的游览体验和交互体验。

感应电势件1的可选材料广泛，包括：金属、非金属、氧化物、半导体、高分子聚合物、陶瓷、丝织品、或者其中两种或两种以上材料的复合，并且感应电势件1表面结构优选自微纳结构、中空结构、多孔结构、层状结构、或者其中两种或两种以上结构的复合。

所述金属优选自金、钯、银、铝、铂、镍、铜、铬、钛、硒、锰、钼、铁、钨或钒；也可以优选自铝合金、钛合金、铍合金、镁合金、铜合金、锰合金、镍合金、镉合金、锌合金、铋合金、铅合金、锡合金、铌合金、铟合金、钨合金、镓合金、钼合金或钽合金、或者其中两种或两种以上的混合物。

所述非金属优选自石墨、炭黑、多孔碳、玻璃碳、石墨烯、碳纳米管、碳纳米洋葱、碳纳米角、富勒烯、白炭黑、硅酸铝、硅酸钙、玻璃、塑料、橡胶、或者其中两种或两种以上的混合物。

所述氧化物优选自二氧化硅、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝、锆钛酸铅、铪钛酸铅、铌镍酸铅、氧化钡、钛酸钡、锆酸钡、氧化钙、钛酸钙、锆酸钙、氧化钛、锆钛酸钡、钛酸钙、氧化锰、二氧化锰、四氧化三锰、或者其中两种或两种以上的混合物。

所述半导体优选自单晶硅、多晶硅、二氧化硅、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝、锆钛酸铅、铪钛酸铅、铌镍酸铅、氧化钡、碳酸钡、草酸钡、乙酸钡、硝酸钡、钛酸钡、锆酸钡、锆钛酸钡、氧化钙、碳酸钙、草酸钙、乙酸钙、钛酸钙、锆酸钙、氧化钛、钛酸钡、锆钛酸钡、钛酸钙、碳酸锰、氧化锰、二氧化锰、乙酸锰、四氧化三锰或者其中两种或两种以上的混合物。

所述高分子聚合物优选自聚偏二氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚酰亚胺、苯胺甲醛树脂、聚氯丁二烯、乙基纤维素、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、三聚氰胺甲醛、酚醛树脂、乙基纤维素、纤维素、纤维素乙酸酯、人造纤维、聚乙醇缩丁醛、海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丁二烯共聚物、天然橡胶、苯乙烯丙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯丙二酚碳酸盐、人造纤维、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚双苯酚碳酸酯、聚异丁烯、氯丁橡胶、聚氯醚、或者其中两种或两种以上的混合物。

所述陶瓷优选自钛酸钡陶瓷、石英单晶、电气石、罗德盐、钽酸盐、铌酸盐、氧化锌薄膜、铌镁酸铅、钛酸钡、锆钛酸铅、氧化镁、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铍、碳化硼、碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钨、金刚石、氮化硅、氮化铝、或者其中两种或两种以上的混合物。

所述丝织品即纺织品，优选自天然高分子材料、合成高分子材料、或高分子材料与其他无机材料的复合材料、或者其中两种或两种以上的复合材料。

所述微纳结构优选自纳米管、纳米颗粒、纳米线、纳米球、纳米棒、纳米孔道、纳米沟槽、微米锥、微米沟槽、纳米花、微米球状结构、或者所述微纳结构的阵列、自组装或混合。

所述多孔材料优选自微孔材料、介孔材料、大孔材料、不同尺寸孔径复合的多孔材料、或者所述多孔材料的阵列或混合。

所述中空材料优选自蜂窝状材料、发泡材料、泡沫材料、中空复合材料、三明治结构材料、平行梁结构材料、或者所述中空结构的阵列或混合。

所述层状结构优选自两层结构、两层以上层层堆叠结构、或者所述层状结构的阵列或混合。

上述实施例中公开了电传导模块4可以为有线传导模块(金属导线)，此外，有线传导还可以采用现有的一切可以使电流流过的材料，如金属、非金属、半导体等，所述导体可以是金属或非金属，所述金属可以优选自金、钯、银、铝、铂、镍、铜、铬、钛、硒、锰、钼、铁、钨或钒；也可以优选自铝合金、钛合金、铍合金、镁合金、铜合金、锰合金、镍合金、镉合金、锌合金、铋合金、铅合金、锡合金、铌合金、铟合金、钨合金、镓合金、钼合金或钽合金、或者其中两种或两种以上的混合物。所述非金属可以优选自石墨、炭黑、多孔碳、玻璃碳、石墨烯、碳纳米管。所述半导体可以优选自单晶硅、多晶硅、二氧化硅、氧化锌、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝、锆钛酸铅、铪钛酸铅、铌镍酸铅、氧化钡、碳酸钡、草酸钡、乙酸钡、硝酸钡、钛酸钡、锆酸钡、锆钛酸钡、氧化钙、碳酸钙、草酸钙、乙酸钙、钛酸钙、锆酸钙、氧化钛、钛酸钡、锆钛酸钡、钛酸钙、碳酸锰、氧化锰、二氧化锰、乙酸锰、四氧化三锰或者其中两种或两种以上的混合物。

另一方面，还可以是无线传导模块以及无线与有线传导模块的结合，两者可以顺序连接或交替连接来实现。无线传导模块可以采用目前市面上可以购买到的无线电能传输设备，基于无线电能传输原理进行电能的无线传输，无线电能传输又称无线电力传输或非接触电能传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，以实现无线电能传输。

对于本实施例而言，无线传导模块通常包括：(1)与所述植物本体的内部电解质连接的电转换发射端，用于将所述电信号转换为无线信号并发射；(2)与所述信号处理模块6连接的信号接收端，用于接收所述无线信号并转换为电信号，然后传输至信号处理模块6。通过这种传输方式，极大避免了环境/地形对本系统的限制，也更加便于对现有体系的改造。所述无线传输的方式优选磁耦合式、电耦合式、电磁辐射式、机械波耦合式的无线传输技术。所述无线传导模块选自但不限于：基于磁耦合式原理的无线传输装置、基于电耦合式原理的无线传输装置、基于电磁辐射式原理的无线传输装置、基于机械波耦合式原理的无线传输装置。

在本实用新型的一些实施例中，本系统还包括通信模块7，信号处理模块6通过通信模块7向用电器8发送指令/信号。通信模块7可以是有线方式传输的，也可以是无线方式传输的，或者是两者结合使用来传输的。其中，有线传输方式的通信模块7是指利用有形介质传送信号的方式，所述有线通信装置优选导线、光纤、同轴电缆、电话线、网线。所述无线通信是指利用电磁波信号在空间中传送信号的方式。所述无线通讯的装置优选自gsm装置、wi-fi装置、蓝牙装置502、nfc装置和遥控装置等。

本实用新型的一些实施例中，用电器8涵盖广泛，几乎所有通过使用电能工作的装置都可以被本系统采用。其中，用电器8优选自音频播放设备、具有多媒体播放功能的设备、具有运动功能的装置以及开关。所述音频播放设备优选自音频播放电路、具有音频处理功能的音频播放系统、喇叭、扬声器、音箱、智能音箱。所述具有多媒体播放功能的设备优选自具有多媒体播放功能的移动终端、移动电话、智能电话、智能电视、平板电脑、显示屏。所述具有运动功能的装置优选自机械手、机器人。所述开关包括但不限于对所述音频播放设备、所述具有多媒体播放功能的设备、所述具有运动功能的装置起到控制作用的装置。

在本实用新型的一些实施例中，为加强游客的交互体验感，所述用电器8设置于植物本体上，使得游客—植物—用电器8形成互动，例如，在植物本体上设置led彩灯，当游客通过各种方式使感应电势件1与植物本体表面2接触分离发电后，led彩灯亮起，此外还可以在信号处理模块6预置相应程序，led彩灯可以根据游客的不同触发动作进行变色、闪烁灯不同发光模式，极大提高了观赏性和互动性。

在本实用新型的一些实施例中，感应电势件1可以设置在植物本体任何位置的表面，如根、茎、页、花、果实等等。

下面结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

如图5所示的植物触发感应电控制的互动系统，包括：

感应电势件1，具体采用了聚甲基丙烯酸甲酯膜，其能够有效提高电能转换率；电传导模块4，采用了有线传导模块(导线)与无线传导模块的结合(耦合式无线电能传输装置)；信号处理模块6，用于接收并处理所述电信号；受信号处理模块6控制的用电器8，具体采用了警报器。

首先，游客通过主动触发感应电势件1与植物本体表面2的接触、分离，进而产生感应电势差。其中，主动触发包括多种情况，如：摇晃、煽动、触碰、拍打、吹拂所述植物发电装置时，或是对所述植物发电装置大声讲话引起震动时，亦或是对所述植物发电装置喷洒液体都可以完成所述的主动触发。如图2所示，感应电势件1与所述植物本体表面2的纤维素膜层发生接触，由于介电常数或电负性的不同，在两个接触表面形成相反的表面电荷，当所述的这两个相接触表面由于外力作用结束发生分离时，并在两个表面之间形成感应电势差，从而产生电信号，如图3中所示；随着分离距离的加大，两个表面之间的感应电势差不断增大，直至达到平衡，即图4所示状态；当两个表面之间的距离不断减小，感应电势差变小，从而再次产生电信号，直至再次接触，重新开始一个新的循环，即图5所示状态。

然后，插入植物本体内部与其细胞液等电解质连接的有线传导模块(导线)传输电能至无线传导模块，具体可以采用磁耦合式无线传输装置501，该装置包括输入端和输出端，输入端用于将电信号转换为中继信号，通过无线传输的方式被输出端接收，输出端用于将中继信号重新转换为电信号。

再然后，所述转换的电信号传送至信号处理单元进行处理。

最后，信号处理模块6发送指令至用电器8，用电器8在信号处理单元的控制下工作，即图6中的警报器发出警报。用于传递指令的通信模块7即为一段导线。

另一个实施例，如图7所示的植物触发感应电控制的互动系统，包括：

感应电势件1，具体采用了硝酸纤维素膜，其能够有效提高电能转换率；电传导模块4，采用了有线传到模块(导线)；信号处理模块6，用于接收并处理所述电信号；受信号处理模块6控制的用电器8，具体采用了多媒体播放器。

首先，游客通过主动触发感应电势件1与植物本体表面2的接触、分离，进而产生感应电势差，详细说明参见上文实施例及附图2～5。

然后，插入植物本体内部与其细胞液等电解质连接的有线传导模块(导线)传输电能至信号处理模块6。

再然后，所述转换的电信号传送至信号处理单元进行处理。

最后，信号处理模块6发送指令至用电器8，用电器8在信号处理单元的控制下工作，即图7中的多媒体播放器播放音频/视频。其中，用于传递指令的通信模块7为蓝牙模块，其包括发射端与接收端。由于蓝牙模块是一种常见的短距离通信手段，因此本文不再详细说明。

本实用新型所涉及的植物触发感应电控制的互动系统，其用途优选自植物自驱动传感器、植物花卉的展示、音乐播放器、多媒体播放器、控制系统、开关、儿童玩具、教学教具以及报警系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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。