曹杰
- 作品数：4 被引量：16H指数：1
- 供职机构：江苏大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程机械工程更多>>
- 基于变化静电场的非接触式摩擦纳米发电机设计与研究被引量：1
- 2020年
- 基于接触生电与静电感应原理的摩擦纳米发电机(TENG)及其自供能传感器在新能源和物联网等领域有重要的应用前景.存在电负性差异的聚合物材料在接触分离过程中,由于电子的转移,在聚合物周围空间会产生变化的静电场,已有的TENG研究中,主要利用垂直于摩擦层和电极层平面的场强产生静电感应,忽略了聚合物周边的电场效应.根据静电感应原理,处于电场中的导体其内部电荷会重新分布,这为导体在与摩擦材料不接触的情况下导体表面产生感应电信号提供了途径.本文设计了一种利用摩擦层周围变化静电场的非接触式摩擦纳米发电机(NC-TENG),研究了硅胶薄膜和丁腈橡胶薄膜在接触分离过程中,导体与摩擦材料的距离、导体感应面积尺寸及导体相对于摩擦材料所处方位等参数对感应电输出性能的影响.结果表明,在与摩擦材料完全分离的情况下, NC-TENG可以产生稳定的电信号输出. NC-TENG的感应电压随着导体与摩擦材料距离的增大而减小,随着导体感应面积的增大而逐渐增大,对于尺寸为30 mm×30 mm的摩擦材料,导体在面积为60 mm×45 mm时NC-TENG的电输出趋于稳定,产生约13 V的开路电压.此外,导体相对于摩擦材料所处的方位对感应电输出也具有显著的影响.本文设计的NC-TENG提供了一种新颖的电输出产生模式,为接下来对TENG的研究及自供能传感器的应用提供了更多可能性.
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- 关键词：非接触静电感应
- 基于静电感应的非接触式手势解锁技术研究
- 2024年
- 摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)作为一种新兴的发电技术在高熵能源收集、可穿戴电子器件以及自驱动传感系统中取得了重要的发展。但是由于TENG固有的高阻抗特性,高开路电压(kV)和低短路电流(μA)使得TENG的输出表征和信号采集高度依赖昂贵的仪器/设备,与此同时较高的信号处理复杂度限制了TENG在物联网中的实际应用。提出了一种简单有效的将TENG信号用于智能监测的信号采集和处理方法,并基于此设计制作了非接触式智能手势密码锁。以单电极式TENG为信号触发端,通过基于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的唤醒电路设计实现TENG触发状态的识别,然后利用微控制器(Microcontroller unit,MCU)读取MOSFET的通断状态并处理,接着将MCU与上位机程序建立通信,最后利用上位机中的信号处理程序实现非接触智能密码锁的效果演示。该工作为TENG用于智能监测提供了实践借鉴,推动了TENG在物联网、人工智能等领域的商业化应用。
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- 关键词：信号处理智能监测
- 收集振动能的摩擦纳米发电机设计与输出性能被引量：15
- 2019年
- 随着全球变暖和能源危机的到来,寻找减少碳排放的可再生能源成为人类文明面临的最紧迫挑战之一.振动作为一种常见的机械运动形式,在人们的日常生活中普遍存在.利用多种原理收集振动能量将其转化为电能成为研究热点.基于接触生电和静电感应原理的摩擦纳米发电机(TENG)为收集振动能量提供了一种可行的方法.本文设计了一种接触分离式 TENG.推导了 TENG 的电极间电压-转移电荷量-板间距离(V-Q-x)之间的关系,结合实验分析了负载电阻、振动频率等因素对其输出性能的影响关系,当振动频率为 1 6 Hz时,每个工作循环内电荷的转移量几乎相同,而电压和电流随着频率的增大而增大,频率为 5 Hz 时,最大输出功率达到 0.5 mW.运用 COMSOL 软件对 TENG 进行模拟仿真,揭示了其在接触分离过程中电势以及聚合物表面电荷密度的分布和变化规律,为高效收集振动能量的摩擦纳米发电机及自供能振动传感器设计提供理论与实践支撑.
- 吴晔盛刘启曹杰李凯程广贵张忠强丁建宁蒋诗宇
- 关键词：输出性能
- 一种基于摩擦纳米发电机的自供能超速唤醒报警系统
- 本发明涉及能量转换和电路管理技术领域，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的自供能超速唤醒报警系统，包括：能量收集模块，用于收集交通系统的机械能并转化为电能；能量管理模块，与能量收集模块电性连接，用于对能量收集模块转化的电能进...
- 程广贵曹杰丁建宁赵彦琦霍燃
