自驱动光学组件和无线传感系统

本申请涉及纳米发电机与无线传感，尤其涉及一种自驱动光学组件和无线传感系统。

背景技术：

1、随着城市生活水平的不断提高和经济的不断发展，智能化的物联网给人类生活带来巨大的便利，物联网使用信息传感设备来连接用户主体和互联网从而进行通信、身份识别、定位、跟踪、监控和管理。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。

2、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、在本申请的一些实施例中，纳米发电机为旋转式摩擦纳米发电机，旋转式摩擦纳米发电机包括相对设置的第一基底与第二基底以及转轴，转轴贯穿第一基底与第二基底设置，转轴的一端周向设置有多个叶片，第一基底与第二基底之间依次设置有电极层、介电层以及沿转轴周向设置的多个摩擦叶。

9、在本申请的一些实施例中，介电层为聚四氟乙烯材质，摩擦叶为聚对苯二甲酸乙二醇酯材质。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种无线传感系统，包括：如上述实施例中的自驱动光学组件以及亮度解耦模块，亮度解耦模块用于解耦参考光元件以及工作光元件的亮度变化。

11、本申请实施例的自驱动光学平台和无线传感系统至少具有如下的有益效果：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电阻式传感器的高兼容性。

技术特征：

1.一种自驱动光学组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述参考光元件以及所述工作光元件包括led灯及oled灯中的一者。

3.根据权利要求2所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述参考光元件以及所述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，不同颜色的所述参考光元件用于改变所述电容器的输出电压。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述电阻式传感器包括温度电阻传感器、湿度电阻传感器、压阻压力传感器及扭矩电阻传感器中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述工作光元件和所述电阻式传感器串联连接组成工作单元，多个所述工作单元并联组成工作矩阵，所述工作矩阵与所述参考光元件并联，并与所述电容器并联，其中，所述工作矩阵中的多个所述电阻式传感器称为传感矩阵，多个所述工作光元件称为发光矩阵。

6.根据权利要求5所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述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。

7.根据权利要求6所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述纳米发电机为旋转式摩擦纳米发电机，所述旋转式摩擦纳米发电机包括相对设置的第一基底与第二基底以及转轴，所述转轴贯穿所述第一基底与所述第二基底设置，所述转轴的一端周向设置有多个叶片，所述第一基底与所述第二基底之间依次设置有电极层、介电层以及沿所述转轴周向设置的多个摩擦叶。

8.根据权利要求7所述的自驱动光学组件，其特征在于，所述介电层为聚四氟乙烯材质，所述摩擦叶为聚对苯二甲酸乙二醇酯材质。

9.一种无线传感系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的自驱动光学组件以及亮度解耦模块，所述亮度解耦模块用于解耦所述参考光元件以及所述工作光元件的亮度变化。

技术总结
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。

技术研发人员：訾云龙,陈超杰,张浩然
受保护的技术使用者：香港科技大学（广州）
技术研发日：20221221
技术公布日：2024/1/15