机械工程学报

作者：曹杰, 王政, 花镜, 张忠强, 程广贵, 丁建宁

单位：1. 江苏大学智能柔性机械电子研究院 镇江 212013;2. 中国科学院北京纳米能源与系统研究所 北京 100083

关键词：摩擦纳米发电机,信号处理,智能监测,物联网,摩擦电子学；

基金：江苏省研究生科研创新(KYCX21_3327)、国家自然科学基金(52275191)和国家自然科学基金重大研究计划集成(92248301)资助项目。

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。

来源：2024年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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