具有起升转速自传感的双向俘能装置研究

摘要

起重机的起升机构需使用传感器来监测其运动参数，目前传感器主要使用电源或电池供电，存在布线困难、无法提供持续性电源（电池供电）等问题。为此研究了一种具有自驱动传感功能的双向俘能式摩擦纳米发电机，完成自然环境风能和重物下降势能俘获的同时，实现起升机构卷筒转速的监测。基于摩擦纳米发电的工作原理，设计双向俘能式摩擦纳米发电机结构，研制具有自驱动传感功能的原理样机。依据起升机构实际工作环境，搭建实验测试系统，进行输出性能、传感及应用演示实验。研究结果表明，该摩擦纳米发电机可以同时收集环境中风能和起升机构重物下降势能，双向俘能机制相对于单向俘能提高了40%的输出性能。同时，通过采集分析输出的电信号监测起升机构的运动状态，对起升机构卷筒转速的监测误差小于1%。该工作拓展了摩擦纳米发电机在能量俘获和自驱动传感领域的研究，为起升机构运动状态监测提供了新的解决方案。

关键词

摩擦纳米发电机 / 起升机构 / 双向俘能 / 自驱动传感