一种电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及摩擦发电技术领域，尤指一种电子设备。


背景技术：

2.智能手环因其便于携带，质地轻巧，可随时随地监测运动状况、健康状况的优势，被广泛应用。然而，市场上的智能手环中通常包括传感器，例如加速度传感器、陀螺仪传感器等，这些传感器反馈信号的速度有限，且对于用户的轻微的晃动可能无法准确地感知到，导致智能手环的监测性能不够，无法对用户的行为进行有效地监测。
3.因此，如何提智能手环的监测性能，对用户的行为进行有效地监测，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种电子设备，用以提智能手环的监测性能，对用户的行为进行有效地监测。
5.本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括：电连接的摩擦纳米发电机和处理器；
6.所述摩擦纳米发电机包括：一个第一摩擦单元和多个第二摩擦单元；其中，所述第一摩擦单元在外力作用下发生运动，且在运动过程中，所述第一摩擦单元与不同的所述第二摩擦单元发生摩擦而产生不同的电信号；
7.所述处理器用于：根据预设的电信号与用户的运动形式之间的对应关系，确定不同的所述电信号对应的运动形式，以确定出所述用户的行为特征。
8.可选地，在本实用新型实施例中，所述摩擦纳米发电机包括：具有密闭空腔的壳体、以及设置在所述空腔内的运动体；
9.所述空腔内壁设置有所述多个第二摩擦单元，所述运动体作为所述第一摩擦单元。
10.可选地，在本实用新型实施例中，各所述第二摩擦单元呈阵列排布。
11.可选地，在本实用新型实施例中，所述壳体为球体。
12.可选地，在本实用新型实施例中，所述运动体包括：固态球体和液滴中的其中一种。
13.可选地，在本实用新型实施例中，所述固态球体的外表面设置有第一摩擦层，所述第一摩擦层的制作材料包括正电性的介电材料；
14.或，所述固态球体的制作材料包括所述正电性的介电材料。
15.可选地，在本实用新型实施例中，所述液滴包括液态金属和水滴中的其中一种。
16.可选地，在本实用新型实施例中，所述第二摩擦单元包括：电极层；
17.或，所述第二摩擦单元包括：叠层设置的电极层和第二摩擦层，所述电极层位于所述空腔内壁与所述第二摩擦层之间。
18.可选地，在本实用新型实施例中，所述第二摩擦层的制作材料包括负电性的介电材料。
19.可选地，在本实用新型实施例中，还包括与摩擦纳米发电机连接的电能存储器，用于存储摩擦纳米发电机输出的电信号；
20.和\或，还包括无线传输模块，所述处理器将确定出的电信号或电信号对应的运动形式通过所述无线传输模块发送至智能终端。
21.可选地，在本实用新型实施例中，所述电子设备为智能手环。
22.本实用新型有益效果如下：
23.本实用新型实施例提供的一种电子设备，通过将摩擦纳米发电机用作运动感知的传感器，在与处理器相结合时，利用摩擦纳米发电机在运动过程中产生的不同电信号，处理器可以确定出不同的电信号所对应的用户的运动形式，以便进一步确定用户的行为特征，从而可以实现对用户行为进行有效地监测，为分析用户的行为特征提供有效地参考数据。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例中提供的一种电子设备的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例中提供的一种摩擦纳米发电机的结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例中提供的一种摩擦纳米发电机的内部结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例中提供的运动体与不同位置的第二摩擦单元发生摩擦时产生电势分布图；
28.图5为本实用新型实施例中提供的另一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合附图，对本实用新型实施例提供的一种电子设备的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型实施例提供了一种电子设备，如图1所示，包括：电连接的摩擦纳米发电机10和处理器20；
31.摩擦纳米发电机10包括：一个第一摩擦单元11和多个第二摩擦单元12；其中，第一摩擦单元11在外力f作用下发生运动，且在运动过程中，第一摩擦单元11与不同的第二摩擦单元12发生摩擦而产生不同的电信号；
32.处理器20用于：根据预设的电信号与用户的运动形式之间的对应关系，确定不同的电信号对应的运动形式，以确定出用户的行为特征。
33.其中，图1中示出了三个第二摩擦单元，但在实际情况中，第二摩擦单元的设置数量和设置位置并不限于图1中所示，此处只是举例说明而已，具体可以根据实际情况进行设置。
34.如此，通过将摩擦纳米发电机用作运动感知的传感器，在与处理器相结合时，利用摩擦纳米发电机在运动过程中产生的不同电信号，处理器可以确定出不同的电信号所对应的用户的运动形式，以便进一步确定用户的行为特征，从而可以实现对用户行为进行有效
地监测，为分析用户的行为特征提供有效地参考数据。
35.需要说明的是，在实际情况中，摩擦纳米发电机具有起电灵活，有多方向的自由度，反应灵敏等特点，可以很好地匹配人类的运动；同时，摩擦纳米发电机中电信号的反馈速度要远远大于常规的传感器中信号的反馈速度，且对于用户的轻微晃动或震动可以很敏感地感知到，所以不管是轻微运动还是剧烈运动，均可以立刻通过摩擦纳米发电机感知到并输出电信号，这使得一些隐藏在监测信号中的重要信息不被丢失，大大提高了运动形式反馈的灵敏度和完整性。
36.并且，摩擦纳米发电机具有小巧轻便的优势，使其可以集成在智能手环等这种可穿戴设备之上，可以客观真实地反映出人的睡眠状态，运动状态以及健康状态等。
37.还需要指出的是，可选地，由于设置有多个第二摩擦单元，各第二摩擦单元可以设置在不同的位置处，在第一摩擦单元与不同位置的第二摩擦单元产生摩擦时，可以基于外力的大小而产生具有不同大小且对应不同位置的电信号；处理器在接收到这些电信号时，可以基于对应关系确定出不同大小且对应不同位置的电信号分别对应何种运动形式，从而可以分析确定出用户的行为特征。
38.例如，若电子设备佩戴在用户的手腕上，且用户处于睡眠状态时，在用户的手心向上平放时，第一摩擦单元与处于位置1的第二摩擦单元发生摩擦，产生电信号1；
39.在用户的手部产生移动至头部时且手心向下时，第一摩擦单元发生移动与处于位置2的第二摩擦单元发生摩擦产生电信号2，且电信号2的电压值大于电信号1的电压值；
40.如此，可以通过电信号1和电信号2，可以确定出用户的手部发生了移动，且移动的方式也可以被确定出来，从而可以对用户的睡眠状况进行监测。
41.可选地，在本实用新型实施例中，如图2所示，摩擦纳米发电机10包括：具有密闭空腔m的壳体13、以及设置在空腔m内的运动体；
42.如图3所示，空腔m内壁设置有多个第二摩擦单元12，运动体作为第一摩擦单元11。
43.其中，空腔的内径可以但不限于设置为10mm
‑
20mm，运动体的外径可以但不限于设置为1nm
‑
10nm，使得运动体可以在空腔内自由地移动。
44.如此，在外力作用下，运动体可以在密闭的空腔内运动，使得运动体作为第一摩擦单元时与不同的第二摩擦单元发生产生，进而产生不同的电信号，从而有利于处理器在后续确定出用户的运动形式，以确定出用户的行为特征。
45.具体地，在本实用新型实施例中，各第二摩擦单元呈阵列排布。
46.也即：空腔内壁上设置的各第二摩擦单元，可以为阵列排布，当然还可以为非阵列排布，如图3中所示的条状排布，可以根据实际需要进行设计，只要能够确定出用户的运动形式即可。
47.具体地，在本实用新型实施例中，壳体可以但不限于为球体。
48.具体地，在本实用新型实施例中，运动体包括：固态球体和液滴中的其中一种。
49.如此，可以根据实际需要确定运动体的实现形式，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
50.具体地，在本实用新型实施例中，在运动体为固态球体时，固态球体的外表面设置有第一摩擦层，第一摩擦层的制作材料包括正电性的介电材料；
51.或，固态球体的制作材料包括正电性的介电材料。
52.其中，正电性的介电材料可以包括：聚二甲基硅氧烷、全氟乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、以及聚酰亚胺等，可以根据实际需要进行选择，在此并不限定。
53.也就是说，在对固态球体进行设置时，可以直接选择正电性的介电材料来制作固态球体，当然还可以采用非正电性的介电材料制作固态球体，然后在固态球体的外表面在制作一层非正电性的介电材料即可，可以根据实际需要进行选择，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
54.具体地，在本实用新型实施例中，在运动体为液滴时，液滴包括液态金属和水滴中的其中一种。
55.其中，液态金属和水滴可以使得表面带有正电荷，呈现出吸引正电荷的特性，在第二摩擦单元中与运动体接触的材料具有吸引负电荷的特性时，可以产生电信号，从而实现确定用户的运动形式的目的。
56.具体地，在本实用新型实施例中，第二摩擦单元包括：电极层；
57.或，第二摩擦单元包括：叠层设置的电极层和第二摩擦层，电极层位于空腔内壁与第二摩擦层之间。
58.也就是说，在具体设置时，对于第二摩擦单元而言，可以包括以下两种设置方式：
59.方式1：
60.第二摩擦单元仅包括电极层。
61.此时，运动体在运动过程中与电极层发生摩擦，从而产生电信号。
62.其中，电极层的制作材料可以采用常见的导电材料来制作，优选地可以选择为金属铜或金属铝，可以根据实际需要进行选择，在此并不限定。
63.此时，为了延长摩擦纳米发电机的使用寿命，电极层的厚度可以但不限于设置为：5μm
‑
200μm。
64.方式2：
65.第二摩擦单元包括电极层和第二摩擦层。
66.此时，运动体在运动过程中并不会与电极层发生摩擦，而是与第二摩擦层发生摩擦，通过电极层将产生的信号导出。
67.其中，电极层的制作材料可以参见上述内容；
68.具体地，在本实用新型实施例中，第二摩擦层的制作材料包括负电性的介电材料。
69.其中，负电性的介电材料可以包括：聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚丙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯等，可以根据实际需要进行选择，在此并不限定。
70.此时，为了延长摩擦纳米发电机的使用寿命，第二摩擦层的厚度可以但不限于设置为：5μm
‑
200μm，而电极层由于不与运动体直接接触，所以电极层的厚度可以小于第二摩擦层的厚度，且电极层的具体厚度可以根据实际情况进行设置，在此并不限定。
71.并且，负电性的介电材料与正电性的介电材料的选择搭配，可以但不限于包括：聚二甲基硅氧烷
‑
聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙pa11)
‑ꢀ
聚四氟乙烯；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙pa11)
‑
聚二甲基硅氧烷；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙pa11)
‑
聚酰亚胺；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙pa11)
‑
聚丙烯；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙pa11)
‑
全氟乙烯丙烯共聚物；聚酰胺(尼龙pa66/尼龙 pa11)
‑
聚四氟乙烯等。
72.说明一点，上述给出的选择搭配，是以a
‑
b的方式示出的，a可以表示正电性的介电材料，b可以表示负电性的介电材料。
73.当然，在实际情况中，负电性的介电材料与正电性的介电材料的选择搭配并不限于上述列举的几种，在摩擦电序列中，电荷转移量差距较大的两种材料，在理论上均可以作为运动体和第二摩擦层的制作材料。
74.具体地，不管采用上述方式1还是方式2设置第二摩擦单元，电极层可以通过导线电连接，再通过导线接入外电路，以便于将电信号输出。
75.以方式2中第二摩擦单元的设置方式为例，对摩擦纳米发电机的工作原理进行说明。
76.在静止情况下，运动体位于某个位置，此时：不管运动体采用何种方式制作，且在外表面为正电性的介电材料时，通过与负电性的介电材料的第二摩擦层(即第二摩擦单元1中的第二摩擦层，也可以记为第二摩擦层1)相接触，由于摩擦起电效应，电荷可以在运动体表面与第二摩擦层1的表面发生转移，使得正电性的运动体外表面带正电，第二摩擦层1带负电；
77.在运动体发生运动离开当前位置，而与另一个第二摩擦单元(即第二摩擦单元2)发生接触时，与第二摩擦层1之间的局部电场的平衡被打破，使得第二摩擦层1将与外界形成电势差，进而使得与第二摩擦层1相接触的电极层(记为电极层1)与外界形成电势差，最终使得与电极层1连接的外电路中产生电流，也即产生电信号；
78.根据上述电信号的产生原理，运动体可以与不同位置的第二摩擦单元发生摩擦，而产生不同位置对应的且具有不同大小的电信号(如图4中给出的运动体与不同位置的第二摩擦单元发生摩擦时产生电势分布图，其中图中圆圈的密集程度表示电势分布，圆圈的密度越大表示电势越高，圆圈的密度越小表示电势越低)，基于预设的不同位置的电信号、电信号的大小、以及用户的运动形式之间的对应关系，可以确定出不同的电信号对应的运动形式，进而确定出佩戴该电子设备的用户的行为状态。
79.需要说明的是，本实用新型实施例中采用运动体作为第一摩擦单元与第二摩擦单元发生摩擦，实现的是点接触或固液接触，如此可以减少材料之间的磨损，从而可以延长电子设备的使用寿命，同时还可以降低摩擦纳米发电机出现故障的几率，提高电子设备的可靠性。
80.可选地，在本实用新型实施例中，电子设备还可以包括：与摩擦纳米发电机连接的电能存储器；
81.电能存储器可以用于：将摩擦纳米发电机输出的电信号存储起来，以便于为电子设备的运动提供电能。
82.如此，可以使得该电子设备具有自驱动特性，无需单独设置电池，从而减少对外界电能的依赖，同时还可以缩小电子设备的和重量体积，实现便携化设置。
83.可选地，在本实用新型实施例中，电子设备为智能手环。
84.例如，如图5所示，智能手环包括：显示屏30、电路板40、摩擦纳米发电机10、主体外框50、嵌套壳60、以及心率传感器70等，摩擦纳米发电机 10可以固定在主体外框50内的任意位置，处理器可以设置在电路板40之上。
85.如此，通过将智能手环佩戴在用户的手腕上，可以实现对用户的运动形式进行监
测。
86.并且，具体地，在本实用新型实施例中，电子设备还可以包括无线传输模块，例如蓝牙等，处理器可以将确定出的电信号或电信号对应的运动形式，通过无线传输发送至智能终端，通过智能终端中的应用程序，可以对电信号或电信号对应的运动形式进行进一步地分析、总结，以便于对用户实现更加准确有效地监测。
87.需要说明的是，摩擦纳米发电机在用作运动感知的传感器时，因摩擦起电效应而实现传感器的功能，且摩擦纳米发电机可以收集低频运动，所以对于上述例子中给出的情况可以进行有效地收集，与传统的传感器相比，可以大大提高信息收集的灵敏度，避免丢失信息，从而实现对不同频率的运动形式进行收集，大大提高了电子设备的应用范围。
88.当然，说明一点，电子设备并不仅限于为智能手环，还可以为智能脚环等其他便于佩戴的电子设备，只要能够实现对佩戴者的用户行为进行监测即可，在此并不限定。
89.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。