本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置。
背景技术：
每一年因为游泳溺水的孩子不在少数，孩子是一个家庭的希望，孩子的离去往往给一个家庭造成不可磨灭的伤害，可是游泳带来的乐趣是孩子们无法抵挡的，需要给孩子们在遇到危险时候提供一种及时救护，并且不影响孩子游泳是要解决的问题。目前市场也存在一些救生圈或者是智能救生圈，但是都是携带笨重，因此有的孩子在无人看管的情况下不会携带，若发生溺水现象不能及时发出信号被他人所知；因此亟需设计一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置，在溺水时通过自身发电产生电信号，并发出无线信号，实现了及时获取溺水信号，保证了人身安全。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置，在溺水时通过自身发电产生电信号，并发出无线信号，实现了及时获取溺水信号，保证了人身安全。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置，包括壳体，所述壳体呈长方体形，壳体上下对应开设有圆形通孔，所述圆形通孔之间固定连接有导流管，所述导流管的中部和下部分别横向布设有第一转轴和第二转轴，所述第一转轴和第二转轴的中间分别横向固定布设有水轮，第一转轴的一端穿过导流管通过轴套固定于导流管的外侧、另一端穿出导流管顶部横向固定连接第一连接杆，所述第一连接杆的另一端螺栓连接圆杆，所述圆杆的另一端连接有第一撞击发电组件；所述第二转轴的一端穿过导流管通过轴套固定于导流管的外侧、另一端穿出导流管顶部横向固定连接第二连接杆，所述第二连接杆的另一端螺栓连接有固定杆，所述固定杆的另一端固定连接第二撞击发电组件；所述壳体上部的四个角分别固定连接有变形发电组件。
进一步地，所述第一撞击发电组件包括撞块和套筒，所述撞块呈圆饼形，撞块外侧面开设有凹槽，凹槽中心布设有支撑杆，所述支撑杆的中点与圆杆垂直固定连接，所述套筒呈中空有底的圆柱形，套筒固定在壳体的内壁上，套筒的底部设置有发电层。
进一步地，所述第二撞击发电组件包括发电板，所述发电板呈矩形，发电板布设于壳体的底部、其与固定杆对应的一端的下部与壳体固定连接，所述发电板的内部包括发电层。
进一步地，所述的发电层包括上电极和下电极，所述上电极和下电极之间布设有发电膜，所述发电膜的材料为压电陶瓷纳米颗粒，所述上电极和下电极的外侧布设有基底，所述基底为聚酰亚胺薄膜；所述上电极和下电极均设有引出线。
进一步地，所述变形发电组件包括引流管和发电球，所述引流管开口向下、上部与发电球连接。
进一步地，所述发电球呈椭圆形，发电球由外到内包括外壳、外电极、复合膜和内电极，所述上电极和下电极的两侧布设有一层硅胶层，所述复合膜的材料为石墨和碳纳米管的混合粉末，所述外电极和内电极均设有引出线。
进一步地，所述壳体的底部一端布设有控制盒，所述控制盒内布设有单片机和无线发射模块，所述单片机采用stc89c52单片机；所述单片机输出端与无线发射模块连接。
进一步地，所述第一撞击发电组件及第二撞击发电组件的上电极和下电极的引出线、外电极和内电极的引出线分别通过信号放大电路连接至单片机的三个输入端。
进一步地，所述信号放大电路包括一个运算放大器u1a，运算放大器u1a的负极连接二极管d3的负极，二极管d3的正极连接电信号输入端，运算放大器u1a的正极依次连接电阻r2和电阻r1，运算放大器u1a的输出端连接二极管d5的负极，二极管d5的正极与电阻r3连接，电阻r3连接至电阻r1的一端后输出电信号，所述电阻r1、r2、r3的阻值分别为10kω、2.7kω、10kω。
进一步地，所述第一连接杆与圆杆垂直，所述第二连接杆与固定杆垂直；所述固定杆与发电组件之间呈30°~60°的夹角。
本发明的有益效果是：
本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置，通过在装置上设置第一撞击发电组件、第二撞击发电组件和变形发电组件，当溺水时水进入装置三个发电组件均会产生电信号，电信号通过处理后连接至自身携带的单片机，单片机通过控制无线模块发出与外部连接的器件，从而发出报警信号，使其他人员及时救助溺水者，保证了溺水者的人身安全；本发明采用自身发电触发的设计，且发电组件均采用纳米材料，发电速度快，使得整个触发过程快捷，且无线信号发射灵敏，体积小，方便携带；为水上救生用品提供了思路，适于在水上或其他救生产品上推广。
附图说明
图1是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的结构示意图。
图2是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的内部结构示意图。
图3是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的水轮与第一撞击发电组件的连接示意图。
图4是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的水轮与第二撞击发电组件的连接示意图。
图5是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的发电层的结构示意图。
图6是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的发电球的内部结构示意图。
图7是本发明一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置的信号放大电路示意图。
附图中标号为：1为壳体，2为外壳，3为引流管，4为撞块，5为套筒，6为第一转轴，7为导流管，8为支撑杆，9为圆杆，10为第一连接杆，11为固定杆，12为第二撞击发电组件，13为第二连接杆，14为水轮，15为第二转轴，16为上电极，17为下电极，18为基底，19为发电膜，20为硅胶层，21为外电极，22为复合膜，23为内电极，24为控制盒，25为单片机，26为无线发射模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
如图1~图7所示，一种基于摩擦纳米发电机的溺水触发装置，包括壳体1，所述壳体1呈长方体形，壳体1上下对应开设有圆形通孔，所述圆形通孔之间固定连接有导流管7，所述导流管7的中部和下部分别横向布设有第一转轴6和第二转轴15，所述第一转轴6和第二转轴15的中间分别横向固定布设有水轮14，第一转轴6的一端穿过导流管7通过轴套固定于导流管7的外侧、另一端穿出导流管7顶部横向固定连接第一连接杆10，所述第一连接杆10的另一端螺栓连接圆杆9，所述圆杆9的另一端连接有第一撞击发电组件；所述第二转轴15的一端穿过导流管7通过轴套固定于导流管7的外侧、另一端穿出导流管7顶部横向固定连接第二连接杆13，所述第二连接杆13的另一端螺栓连接有固定杆11，所述固定杆11的另一端固定连接第二撞击发电组件12；所述壳体1上部的四个角分别固定连接有变形发电组件。
所述第一撞击发电组件包括撞块4和套筒5，所述撞块4呈圆饼形，撞块4外侧面开设有凹槽，凹槽中心布设有支撑杆8，所述支撑杆8的中点与圆杆9垂直固定连接，所述套筒5呈中空有底的圆柱形，套筒5固定在壳体1的内壁上，套筒5的底部设置有发电层；所述第二撞击发电组件12包括发电板，所述发电板呈矩形，发电板布设于壳体1的底部、其与固定杆11对应的一端的下部与壳体1固定连接，所述发电板的内部包括发电层。
所述的发电层包括上电极16和下电极17，所述上电极16和下电极17之间布设有发电膜19，所述发电膜19的材料为压电陶瓷纳米颗粒，所述上电极16和下电极17的外侧布设有基底18，所述基底18为聚酰亚胺薄膜；所述上电极16和下电极17均设有引出线。
所述变形发电组件包括引流管3和发电球，所述引流管3开口向下、上部与发电球连接；所述发电球呈椭圆形，发电球由外到内包括外壳2、外电极21、复合膜22和内电极23，所述上电极16和下电极17的两侧布设有一层硅胶层20，所述复合膜22的材料为石墨和碳纳米管的混合粉末，所述外电极21和内电极23均设有引出线。
所述壳体1的底部一端布设有控制盒24，所述控制盒24内布设有单片机25和无线发射模块26，所述单片机25采用stc89c52单片机25；所述单片机25输出端与无线发射模块26连接。
所述第一撞击发电组件及第二撞击发电组件12的上电极16和下电极17的引出线、外电极21和内电极23的引出线分别通过信号放大电路连接至单片机25的三个输入端；所述信号放大电路包括一个运算放大器u1a，运算放大器u1a的负极连接二极管d3的负极，二极管d3的正极连接电信号输入端，运算放大器u1a的正极依次连接电阻r2和电阻r1，运算放大器u1a的输出端连接二极管d5的负极，二极管d5的正极与电阻r3连接，电阻r3连接至电阻r1的一端后输出电信号，所述电阻r1、r2、r3的阻值分别为10kω、2.7kω、10kω，所述运算放大器u1a采用的lm358放大器。
该装置体积小，可做成穿戴式的物品配在人们身上，当发水溺水时，引流管3和导流管7同时进水，水的压力使得水轮14转动，水轮14转动带动第一转轴6和第二转轴15分别转动；第一转轴6的转动通过第一连接杆10和圆杆9带动撞块4前后移动，撞击套筒5底部，此时第一套筒5底部的第一撞击发电组件工作，撞击发电后将电信号通过信号放大电路发送至单片机25；第二转轴15的转动带动第二连接杆13和固定杆11运动，固定杆11带动第二撞击发电组件12上下移动，第二撞击发电组件12产生电信号，并通过信号放大电路发送至单片机25；此时引流管3进水使发电球产生形变，发电球内的发电膜19产生电信号，并通过信号放大电路发送至单片机25；当单片机25同时接收到第一撞击发电组件、第二撞击发电组件12和变形发电组件同时发生的电信号后，单片机25控制无线发射模块26发出无线信号，无线信号可发送至后台服务器，也可与报警器连接，以便工作人员或其他相关人员及时施救；该装置中采用的无线发射模块26可采用f05r模块，该模块信号发射范围更广，且灵敏度高。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。