CN112903130A - 一种用于高温报警的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

目前市面上的高温报警器设计复杂、体积较大并且价格高昂，安装在家中不仅占用空间还与家庭装修相违和，且普遍的电源要求较高，需要排线接入家庭电路中，如果排线不当还易产生火灾的危险。本公开提供一种用于高温报警的传感器装置，包括陶瓷薄片层、摩擦元件层、双金属片、金属薄片层、触点和固定组件，固定组件至少包括两组，用于将陶瓷薄片层、双金属片、和金属薄片层固定为一体。

Description

一种用于高温报警的传感器装置
技术领域
本公开涉及摩擦纳米发电机领域，尤其涉及一种用于高温报警的 传感器装置。
背景技术
物联网是可以连接互联网上的所有物品的一种技术驱动。随着物 联网的快速发展，微电子传感器件在环境监测、生化检测、基础设施 监测、医疗保健和健康监测中发挥着越来越重要的作用。传感器是一 种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定 规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、 处理、存储、显示、记录和控制等要求。新技术革命的到来，世界开 始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准 确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与 手段。
摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)是近年来 发展起来的一种新型的能源收集器件，它是基于无处不在的摩擦起电 效应和静电感应效应的耦合作用产生位移电流并驱动外电路的电荷 流动，从而将机械能转化为电能的器件，往往极其微小的机械振动都 可以通过摩擦纳米发电机收集转化为电信号。摩擦纳米发电机具有结 构简单、成本低廉、集成度高、制备材料种类众多等特点。这种新型 的可广泛收集低频、微小的环境中机械能的微纳能源技术可在物联网 传感器网络中发挥重要的作用。
双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组 成的一种复合材料。双金属片也称热双金属片，由于各组元的热膨胀 系数不同，当温度变化时，主动层的形变要大于被动层的形变，从而 双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，从而整个双金属片曲率发生 变化导致形变。
目前市面上的高温报警器设计复杂、体积较大并且价格高昂，安 装在家中不仅占用空间还与家庭装修相违和，且普遍的电源要求较高， 需要排线接入家庭电路中，如果排线不当还易产生火灾的危险。
发明内容
本公开提供了一种用于高温报警的传感器装置，可以应用于摩擦 纳米发电机对高温进行报警，还可以检测环境温度是否下降，设计简 单、体积小、成本低、应用广泛。
本公开提供一种用于高温报警的传感器装置，包括陶瓷薄片层、 摩擦元件层、双金属片、金属薄片层、触点、固定组件；和陶瓷薄片 层和金属薄片层位于整个器件最外层；双金属片位于陶瓷薄片层和金 属薄片层之间；摩擦元件层贴合于陶瓷薄片靠近金属薄片层的一面； 双金属片位于金属薄片层靠近陶瓷薄片层的一侧；触点固定于双金属 片中部通孔中；固定组件将陶瓷薄片层、双金属片、金属薄片层固定 成一整体，双金属片在外部热量的作用下曲率发生变化导致形变，触 点随双金属片形变产生位移，与摩擦材料层接触产生电信号。
进一步地，所述摩擦元件层包括摩擦材料和镀于摩擦材料表面的 金属电极层和导线，所述金属电极层的材质为金属，如铜、铝、镍、 银或合金，所述金属电极层的厚度范围为0.01-0.02mm。
进一步地，所述摩擦材料的摩擦电序与所述触点的摩擦电序不同， 摩擦材料为聚四氟乙烯或聚亚酰胺其中一种。
进一步地，所述陶瓷薄片为具有一定强度和隔热性能的氧化物， 其两端各有一个第一通孔。
进一步地，所述双金属片为圆形薄片，圆形薄片中部切割一矩形 金属条，矩形金属条四条边中的一边与圆形薄片相连，在所述矩形金 属条远离与圆形薄片连接处的一端设有第四通孔，所述触点固定于所 述第四通孔中。
进一步地，所述双金属片的两端各有一个与所述第一通孔位置相 对应的第二通孔，和所述金属薄片的两端各有一个与所述第一通孔位 置相对应的第三通孔。
进一步地，所述固定组件至少包括两组，每组均包括螺栓、第一 螺母、第二螺母、第三螺母和开有通孔的陶瓷垫片，所述陶瓷垫片用 于将双金属片固定在所述金属薄片层上，所述螺栓从所述金属薄片层 一侧插入所述第三通孔、所述陶瓷垫片的通孔、所述第一螺母、所述 第二螺母、所述第一通孔和所述第三螺母，所述螺栓、所述第二螺母 和所述垫片将所述金属薄片层和所述双金属片固定为一体，所述螺栓、 所述第二螺母和所述第三螺母将所述陶瓷薄片层固定，用于将所述触 点与摩擦材料层在所述双金属片发生形变前不接触。
具体地，所述触点包括带有固定杆的接触头，所述固定杆插入所 述第四通孔与所述双金属片连接，所述接触头用于与所述摩擦元件层 接触产生电信号。
进一步地，所述触点的材质为金属，如铜、铝、镍、银或合金。
进一步地，所述触点顶端与摩擦材料层保持一定距离，使触点随 双金属片发生位移时，能够有效接触摩擦材料层，所述触点顶端与摩 擦材料层的最佳距离为1mm-2mm。
进一步地，所述金属薄片为强度较好和热传导性能较好的不锈钢。
本公开提供的技术方案带来的有益效果是：本公开提供了一种结 构简单、体积小、成本低、应用广的高温报警装置，通过在家中安装 本装置可以检测环境温度，避免环境高温或者火灾的情况出现，同时 该装置也可以检测环境温度是否下降到安全温度，及时抢险。
附图说明
图1是本公开中一种用于高温报警的传感器装置的结构示意图。
图2是本公开中金属薄片层、双金属片、触点和固定组件的结构 关系示意图。
图3是本公开中金属薄片层和双金属片的装配关系放大示意图。
图4是本公开中带固定杆的触点和双金属片的放大示意图。
图5是本公开中触点与摩擦材料层接触前后的位置关系示意图。
图6是本公开中传感器装置在高温下双金属片发生形变所产生的 输出电压信号示意图。
图7是本公开中传感器装置在温度下降到安全温度后双金属片形 变恢复所对应的输出电压信号示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 对本公开实施方式作进一步地描述。
现有技术中，高温报警器设计复杂、体积较大、价格高昂并且应 用范围相对较窄。
为解决上述问题，本公开提供了一种用于高温报警的传感器装置， 包括陶瓷薄片层1、固定组件2、摩擦元件层3、双金属片4、触点5 和金属薄片层6。
具体地，还包括所述摩擦元件层6和所述双金属片4均位于所述 陶瓷薄片层1和金属薄片层6之间，即陶瓷薄片层1和金属薄片层6 位于整个器件的最外层，且陶瓷薄片层1两端各开有第一通孔，金属 薄片层6的两端各有一个与所述第一通孔位置相对应的第三通孔，用 于使固定组件穿过并固定整个传感器。
其中，陶瓷薄片层1的材料为氧化铝。
固定组件2有两组，每组包括螺栓21、螺母22、开有通孔的陶 瓷垫片23、螺母24和螺母25；螺栓21从金属薄片层6一侧插入， 连接金属薄片层6、陶瓷薄片层1；所述陶瓷垫片23位于金属薄片层 的两端，用于部分覆盖双金属片4从而将其与金属薄片层固定为一体，所述螺母22用于固定陶瓷垫片23，所述螺母24和螺母25用于固定 陶瓷垫片层，其中，所用螺栓21、螺母22、螺母23和螺母24均为 M3型号，陶瓷垫片23的材料为氧化铝。
所述摩擦元件层3包括摩擦材料31、镀于摩擦材料一面的金属电 极层32和导线33，摩擦元件层3用高温胶带粘接于陶瓷薄片层1靠 近金属薄片层的一侧，且金属电极层32与陶瓷薄片层1接触，金属 电极层32用于连接导线33并传递电信号；所述摩擦材料31为聚酰 亚胺；所述金属电极层32为铝金属，镀于摩擦材料层一侧，厚度为 0.015mm。
双金属片4是由两种膨胀系数不同的金属组成的一种复合材料， 当温度达到一定阈值时，双金属片4在外部热量的作用下曲率发生变 化导致形变，触点5随双金属片4形变产生位移，与摩擦材料层31 接触摩擦产生电信号，双金属片4被陶瓷垫片23固定于金属薄片层 5上，所述触点与摩擦材料层距离为1.5mm，使触点随双金属片发生 位移时，能够有效接触摩擦材料层。
触点5为带有固定杆的接触头，接触头用于与摩擦材料31接触产 生电信号，固定杆插入双金属片4的通孔中固定触点5；所用触点材 料为铜。
金属薄片层6两端各开有一个通孔用于连接和固定整个器件，金 属薄片层6的材料为304不锈钢。
本公开的工作原理为：可以将本装置放置于需要高温监测的区域， 当周围环境温度升到一定阈值时，双金属片4在外部热量的作用下曲 率发生变化导致形变，触点5随双金属片4形变产生位移，与摩擦材 料层31接触产生电压信号，电压信号范围为7-15V左右，用于高温 报警，参考图6；高温过后，环境温度逐渐下降到60-70℃左右，双 金属片4恢复原状，触点5与摩擦材料31分离，由于两个带电表面 发生分离，触点5和摩擦材料31之间会产生电势差，产生电压信号， 电压信号在4-7V左右，用于告知环境温度已经降到安全温度附近， 参考图7。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件 位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方 案的清楚及方便。同时，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中 的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特 定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互 换，以便这里描述的本申请的实施例。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在 本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于高温报警的传感器装置，包括陶瓷薄片层、摩擦元件层、双金属片、金属薄片层、触点和固定组件，其特征在于：
所述摩擦元件层和所述双金属片均位于所述陶瓷薄片层和所述金属薄片层之间；
所述摩擦元件层粘接于陶瓷薄片层靠近所述金属薄片层的一侧；
所述双金属片位于所述金属薄片层靠近所述陶瓷薄片层的一面上；
所述触点位于所述双金属片上，当所述双金属片因高温发生形变时，所述触点产生位移与所述摩擦材料层接触从而产生电信号；
所述固定组件至少包括两组，用于将所述陶瓷薄片层、所述双金属片、和所述金属薄片层固定为一体。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述摩擦元件层包括摩擦材料和镀于摩擦材料表面的金属电极层和导线，所述金属电极层与所述陶瓷薄片层接触。
3.根据权利要求2所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述摩擦材料的摩擦电序与所述触点的不同。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述陶瓷薄片层两端各有一个第一通孔。
5.根据权利要求4所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述双金属片为圆形薄片，所述圆形薄片中部切割一矩形金属条，所述矩形金属一端与所述圆形薄片相连，在所述矩形金属条远离与圆形薄片连接处的一端设有第二通孔，所述触点固定于所述第四通孔中。
6.根据权利要求5所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述金属薄片的两端各有一个与所述第一通孔位置相对应的第三通孔。
7.根据权利要求6所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述固定组件每组均包括螺栓、第一螺母、第二螺母、第三螺母和开有通孔的陶瓷垫片，所述陶瓷垫片用于将所述双金属片固定在所述金属薄片层上，所述螺栓从所述金属薄片层一侧插入所述第三通孔、所述陶瓷垫片的通孔、所述第一螺母、所述第二螺母、所述第一通孔和所述第三螺母，所述螺栓、所述第二螺母和所述垫片将所述金属薄片层和所述双金属片固定为一体，所述螺栓、所述第二螺母和所述第三螺母将所述陶瓷薄片层固定，用于使所述触点与所述摩擦材料层在所述双金属片发生形变前不接触。
8.根据权利要求1所述的一种用于高温报警的传感器装置，其特征在于，所述触点为带有固定杆的接触头，所述固定杆插入所述第四通孔与所述双金属片连接，所述接触头用于与所述摩擦元件层接触产生电信号。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140300248A1 (en) * 2012-09-21 2014-10-09 Georgia Tech Research Corporation Single Electrode Triboelectric Generator
CN104467514A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 国家纳米科学中心 基于液体的摩擦发电机、发电方法及传感器
US20160087552A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-24 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Self-repairing energy generating element using shape memory polymer
CN106949912A (zh) * 2017-03-17 2017-07-14 苏州大学 一种基于摩擦纳米发电机的自驱动传感系统
US20170331396A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Triboelectric generator
CN207506566U (zh) * 2017-04-07 2018-06-19 纳智源科技（唐山）有限责任公司 生理监测传感带及生理监测传感装置
CN108512453A (zh) * 2018-04-03 2018-09-07 北京化工大学 一种光电能量转换器件及其制备方法
CN110379112A (zh) * 2019-06-18 2019-10-25 杨浩然 一种基于触点开关的森林火灾报警系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140300248A1 (en) * 2012-09-21 2014-10-09 Georgia Tech Research Corporation Single Electrode Triboelectric Generator
CN104467514A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 国家纳米科学中心 基于液体的摩擦发电机、发电方法及传感器
US20160087552A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-24 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Self-repairing energy generating element using shape memory polymer
US20170331396A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Triboelectric generator
CN106949912A (zh) * 2017-03-17 2017-07-14 苏州大学 一种基于摩擦纳米发电机的自驱动传感系统
CN207506566U (zh) * 2017-04-07 2018-06-19 纳智源科技（唐山）有限责任公司 生理监测传感带及生理监测传感装置
CN108512453A (zh) * 2018-04-03 2018-09-07 北京化工大学 一种光电能量转换器件及其制备方法
CN110379112A (zh) * 2019-06-18 2019-10-25 杨浩然 一种基于触点开关的森林火灾报警系统

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