一种雨量计的制作方法

一种雨量计
1.本技术要求在2021年09月02日提交中国专利局、申请号为202111025414.6、发明名称为“自驱动智能雨量计”的中国专利公开的优先权，其全部内容以引入的方式并入本技术中。
技术领域
2.本发明涉及传感技术领域，尤指一种雨量计。


背景技术：

3.雨量计是雨量监测的重要设备，通常工作在无人看管的环境中，需要较长的使用寿命。目前，常规雨量计的工作原理主要有虹吸式、称重式和翻斗式，其机械结构往往较为复杂。此外，雨量计中的电子设备主要由短寿命电池供电，大大增加了维护成本和环境污染。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种雨量计，通过引入摩擦纳米发电机，可以将雨滴的能量收集起来变成电能为雨量计的正常工作供电，同时还可以实现雨量的传感，实现了雨量计的自驱动设计，解决了对短寿命电池的依赖，降低了维护成本，同时避免了环境污染。
5.本发明实施例提供了一种雨量计，包括：摩擦纳米发电机、能量管理模块和信号处理模块；
6.所述摩擦纳米发电机包括能量输出端和信号输出端，所述摩擦纳米发电机用于：在雨滴滴在所述摩擦纳米发电机上时，通过所述能量输出端输出第一电信号，通过所述信号输出端输出第二电信号；
7.所述能量管理模块分别与所述能量输出端和所述信号处理模块电连接，所述能量管理模块用于：对所述第一电信号进行处理后得到供电信号，并将所述供电信号传输至所述信号处理模块；
8.所述信号处理模块还与所述信号输出端电连接，所述信号处理模块用于：在所述供电信号的驱动下，对所述第二电信号进行分析确定出雨量信息。
9.本发明有益效果如下：
10.本发明实施例提供的一种雨量计，通过引入摩擦纳米发电机，使得摩擦纳米发电机可以将雨滴的能量收集起来，转换成第一电信号和第二电信号，能量管理模块通过对第一电信号的处理可以确定出供电信号，使得信号处理模块可以在供电信号的驱动下正常工作，同时信号处理模块可以依据第二电信号确定出雨量信息；因此，通过引入摩擦纳米发电机，可以将雨滴的能量收集起来变成电能为雨量计的正常工作供电，同时还可以实现雨量的传感，实现了雨量计的自驱动设计，解决了对短寿命电池的依赖，降低了维护成本，同时避免了环境污染。
附图说明
11.图1为本发明实施例中提供的一种雨量计的结构示意图；
12.图2为本发明实施例中提供的一种摩擦纳米发电机的结构示意图；
13.图3为沿着图2中n1-n2方向的剖视图；
14.图4为本发明实施例中提供的一种摩擦纳米发电机的立体结构示意图；
15.图5为本发明实施例中提供的多个第一子摩擦纳米发电机的电连接关系的电路图；
16.图6为本发明实施例中提供的能量管理模块的具体结构示意图；
17.图7为本发明实施例中提供的信号处理模块的具体结构示意图；
18.图8为本发明实施例中提供的另一种雨量计的结构示意图；
19.图9为本发明实施例中提供的第一电信号和雨量的关系图；
20.图10为本发明实施例中提供的雨量计的工作状态的示意图；
21.图11为图10中的虚线框1内的局部放大示意图；
22.图12为图10中的虚线框2内的局部放大示意图；
23.图13为图10中的虚线框3内的局部放大示意图；
24.图14为本发明实施例中提供的雨量计检测到的雨量结果的示意图。
25.10-摩擦纳米发电机，11-第一子摩擦纳米发电机，11a-第一电极结构，11b-第一摩擦结构，12-第二子摩擦纳米发电机，12a-第二电极结构，12b-第二摩擦结构，13-基板，14-第一二极管，20-能量管理模块，21-电压管理单元，22-存储单元，23-稳压单元，30-信号处理模块，31-电压调配单元，32-控制单元，40-雨滴，50-信号传输模块，60-外部设备，y1-能量输出端，y2-信号输出端，g1-第一输出极，g2-第二输出极，g3-第三输出极，g4-第四输出极。
具体实施方式
26.下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种雨量计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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.本发明实施例提供了一种雨量计，如图1所示，可以包括：摩擦纳米发电机10、能量管理模块20和信号处理模块30；
28.摩擦纳米发电机10包括能量输出端y1和信号输出端y2，摩擦纳米发电机10用于：在雨滴40滴在摩擦纳米发电机10上时，通过能量输出端y1输出第一电信号s1，通过信号输出端y2输出第二电信号s2；
29.能量管理模块20分别与能量输出端y1和信号处理模块30电连接，能量管理模块20用于：对第一电信号s1进行处理后得到供电信号u0，并将供电信号u0传输至信号处理模块30；
30.信号处理模块30还与信号输出端y2电连接，信号处理模块30用于：在供电信号u0的驱动下，对第二电信号s2进行分析确定出雨量信息。
31.如此，通过引入摩擦纳米发电机，使得摩擦纳米发电机可以将雨滴的能量收集起
来，转换成第一电信号和第二电信号，能量管理模块通过对第一电信号的处理可以确定出供电信号，使得信号处理模块可以在供电信号的驱动下正常工作，同时信号处理模块可以依据第二电信号确定出雨量信息；因此，通过引入摩擦纳米发电机，可以将雨滴的能量收集起来变成电能为雨量计的正常工作供电，同时还可以实现雨量的传感，实现了雨量计的自驱动设计，解决了对短寿命电池的依赖，降低了维护成本，同时避免了环境污染。
32.可选地，在本发明实施例中，摩擦纳米发电机还包括：第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机；
33.第一子摩擦纳米发电机与能量输出端电连接，第一子摩擦纳米发电机用于：在雨滴滴在第一子摩擦纳米发电机上时，产生第一电信号；
34.第二子摩擦纳米发电机与信号输出端电连接，第二子摩擦纳米发电机用于：在雨滴滴在第二子摩擦纳米发电机上时，产生第二电信号。
35.如此，可以通过第一子摩擦纳米发电机输出第一电信号，通过第二子摩擦纳米发电机输出第二电信号，避免两个电信号之间相互干扰，从而有利于实现自驱动设计和雨量信息的检测。
36.具体地，在本发明实施例中，第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机均为单电极结构。
37.也就是说，可以将第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机作为摩擦起电的一侧，将雨滴作为摩擦起电的另一侧；如此，可以简化第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的结构，降低第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的体积和质量，从而实现雨量计的便携化设计。
38.具体地，在本发明实施例中，如图2和图3所示，第一子摩擦纳米发电机(如虚线框q1内的小方块)包括：叠层设置的第一电极结构11a和第一摩擦结构11b；第二摩擦纳米发电机(如虚线框q2内的小方块)包括：叠层设置的第二电极结构12a和第二摩擦结构12b；
39.雨滴滴落到第一摩擦结构11b表面时，第一电极结构11a输出第一电信号；
40.雨滴滴落到第二摩擦结构12b表面时，第二电极结构12a输出第二电信号。
41.如此，通过对第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的结构设计，可以实现单电极结构的第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机，从而实现雨量计的便携化设计。
42.具体地，在本发明实施例中，如图2所示，第一子摩擦纳米发电机设置有多个且呈阵列排布；第二子摩擦纳米发电机设置有多个且呈阵列排布；
43.如图3所示，摩擦纳米发电机还包括基板13，第一子摩擦纳米发电机11和第二子摩擦纳米发电机12设置在基板13的同一表面的不同区域；
44.各第一子摩擦纳米发电机中的第一摩擦结构、以及各第二子摩擦纳米发电机中的第二摩擦结构为一体结构，如图4所示。
45.其中，在图2中，虚线框q1所示的区域内的每个小方块表示每个第一子摩擦纳米发电机，虚线框q2所示的区域内的每个小方块表示每个第二子摩擦纳米发电机。
46.当然，第一子摩擦纳米发电机所在区域(为了便于说明，下面用q1表示)和第二子摩擦纳米发电机所在区域(为了便于说明，下面用q2表示)的划分方式并不限于图2中所示的那样，还可以设置为其他形式，例如但不限于为：q1为圆形，q2为包围q1的环形，或者，q1
和q2为棋盘格的形式等，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
47.并且，在图2中，为了能够看清楚位于第一摩擦结构下面的第一电极结构，以及第二摩擦结构下面的第二电极结构，图中仅示出了部分第一摩擦结构和部分第二摩擦结构，在实际情况中，每个第一电极结构表面均覆盖有第一摩擦结构，每个第二电极结构表面均覆盖有第二摩擦结构。
48.此外，在图2中，虽然每个小方块之间并没有示出间隙，但在实际情况中，每个小方块之间可以设置有间隙(如h1)，如图3中所示的局部放大示意图。
49.如此，通过将第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机进行阵列排布，形成了很多个第一子摩擦纳米发电机，以及很多个第二子摩擦纳米发电机，由于雨滴一般体积比较小，这样可以使得雨滴接触的第一子摩擦纳米发电机有效输出第一电信号，雨滴接触的第二子摩擦纳米发电机可以有效输出第二电信号，在实现雨量信息的检测的同时，提高雨量信息检测的准确度和精确度。
50.并且，在将各第一子摩擦纳米发电机中的第一摩擦结构、以及各第二子摩擦纳米发电机中的第二摩擦结构设置为一体结构(以下简称为摩擦结构)时，可以在基板上分别制作出第一电极结构阵列和第二电极结构阵列，然后在继续制作一摩擦结构，使得该摩擦结构可以覆盖全部的第一电极结构和全部的第二电极结构，从而可以实现第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的功能。
51.具体地，在本发明实施例中，若摩擦结构采用具有封装功能的材料(例如但不限于聚偏氟乙烯(即pvdf)等，具体可以根据实际需要进行选择，在此并不限定)制作时，通过摩擦结构，还可以实现对第一电极结构和第二电极结构的封装，对第一电极结构和第二电极结构进行保护，避免第一电极结构和第二电极结构受到外界的影响，从而提高雨量计的可靠性和使用寿命。
52.具体地，在本发明实施例中，第一电极结构和第二电极结构可以采用导电材料制作，例如但不限于金属铜，具体可以根据实际需要进行选择，在此并不限定。
53.具体地，在本发明实施例中，第一子摩擦纳米发电机还包括多个第一二极管，第二子摩擦纳米发电机还包括多个第二二极管；
54.第一二极管与第一电极结构一一对应且串联连接，第二二极管与第二电极结构一一对应且串联连接。
55.其中，如图5所示，图中是以各第一子摩擦纳米发电机之间的连接关系为例进行说明的，各第二子摩擦纳米发电机之间的连接关系同各第一子摩擦纳米发电机之间的连接关系类似，在此不再详述。
56.在图5中，第一子摩擦纳米发电机的设置数量为m*n，部分第一子摩擦纳米发电机串联后再并联；其中，每个第一子摩擦纳米发电机中均包括第一二极管14，且第一二极管14和第一电极结构11a一一对应设置且串联连接；
57.说明一点，图5中的11b标记的方块表示多个第一电极结构11a对应的第一摩擦结构11b为一体结构。
58.如此，通过第一二极管和第二二极管的设置，可以限制第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机中电流的传输方向，避免各第一子摩擦纳米发电机连接后总的输出端输出的信号杂乱无章，使得各第一子摩擦纳米发电机连接后总的输出端输出有效的第一
电信号；同样地，可以避免各第二子摩擦纳米发电机连接后总的输出端输出的信号杂乱无章，使得各第二子摩擦纳米发电机连接后总的输出端输出有效的第二电信号，从而最终有利于实现雨量信息的检测。
59.具体地，在本发明实施例中，基板可以但不限于为pcb板。
60.如此，可以通过pcb板实现第一二极管、第二二极管、第一电极和第二电极彼此之间的连接，同时还可以对第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机形成支撑，进而可以将雨滴的能量收集起来，分别转化为第一电信号和第二电信号，在实现自驱动设计的同时，实现雨量信息的检测。
61.当然，可选地，在本发明实施例中，各第一子摩擦纳米发电机中的第一摩擦结构、以及各第二子摩擦纳米发电机中的第二摩擦结构，还可以设置为非一体结构，也即并不像图4中那样在电极阵列(包括第一电极结构阵列和第二电极结构阵列)表面覆盖整层的摩擦结构，而是分别在每个电极(包括第一电极结构和第二电极结构)表面制作对应的摩擦结构(如图2和图3所示)，如此，可以在提高设计的灵活性的同时，满足不同应用场景的需要。
62.并且，可选地，在本发明实施例中，第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机为双电极结构(未给出图示)，其中，以第一子摩擦纳米发电机的结构为例：
63.第一子摩擦纳米发电机包括：相对设置的摩擦结构a和摩擦结构b，摩擦结构a可以包括：叠层设置的电极层和摩擦层，摩擦结构b可以包括：叠层设置的电极层和摩擦层；在雨滴滴到第一子摩擦纳米发电机时，摩擦结构a中的摩擦层与摩擦结构b中的摩擦层产生接触和分离，并通过摩擦结构a中的电极层和摩擦结构b中的电极层输出第一电信号；
64.或者，第一子摩擦纳米发电机包括：相对设置的摩擦结构a和摩擦结构b，摩擦结构a可以包括：电极层，摩擦结构b可以包括：叠层设置的电极层和摩擦层；在雨滴滴到第一子摩擦纳米发电机时，摩擦结构a中的电极层与摩擦结构b中的摩擦层产生接触和分离，并通过摩擦结构a中的电极层和摩擦结构b中的电极层输出第一电信号；
65.又或者，第一子摩擦纳米发电机包括：相对设置的摩擦结构a和摩擦结构b，摩擦结构a可以包括：叠层设置的电极层和摩擦层，摩擦结构b可以包括：电极层；在雨滴滴到第一子摩擦纳米发电机时，摩擦结构a中的摩擦层与摩擦结构b中的电极层产生接触和分离，并通过摩擦结构a中的电极层和摩擦结构b中的电极层输出第一电信号。
66.对于第二子摩擦纳米发电机的结构设置，可以与第一子摩擦纳米发电机的结构类似，具体可参见上述内容，在此不再详述。
67.并且，可选地，在第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机均为双电极结构时，第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的具体设置(包括：设置数量，排布方式，连接关系，是否设置对应二极管，以及摩擦层的设置方式等)，依然可以按照上述单电极结构中设置的那样，具体可参见上述内容，在此不再详述。
68.总之，在具体实施时，对于第一子摩擦纳米发电机和第二子摩擦纳米发电机的结构，可以根据实际需要选择设置为单电极结构或双电极结构，以满足不同应用场景的需要。
69.可选地，在本发明实施例中，如图6所示，能量管理模块20包括：电压管理单元21、存储单元22、以及稳压单元23；
70.电压管理单元21分别与能量输出端y1、存储单元22和稳压单元23电连接，电压管理单元21用于：对第一电信号s1进行降压处理，得到低压直流信号并分别传输至存储单元
22和稳压单元23；
71.存储单元22还与稳压单元23电连接，存储单元22用于：在稳压单元23的控制下，根据低压直流信号存储电能；
72.稳压单元23还与信号处理模块30电连接，稳压单元23用于：控制存储单元22存储的电能(即存储电压us)，并对低压直流信号进行稳压处理，得到供电信号(即u0)并传输至信号处理模块30。
73.如此，通过电压管理单元、存储单元和稳压单元的设置，可以将第一电信号转换为供电信号，以便于信号处理模块可以依据该供电信号可以正常工作，实现为信号处理模块的正常工作提供电能，从而实现自驱动的设计，同时实现雨量信息的检测。
74.具体地，在本发明实施例中，如图6所示，电压管理单元21包括：第一电容c1、第一稳压器w1、晶闸管scr、第三二极管d3和电感l；存储单元22包括：第二电容c2；稳压单元23包括：开关k和第二稳压器w2；
75.能量输出端y1包括第一输出极g1和第二输出极g2；
76.第一电容c1的第一端分别与第一输出极g1、第三二极管d3的正极、第二电容c2的第一端、第二稳压器w2的输入端、以及信号处理模块30电连接，第一电容c1的第二端分别与第二输出极g2、晶闸管scr的输入端、以及第一稳压器w1的输出端电连接；
77.第三二极管d3的负极分别与晶闸管scr的输出端、第一稳压器w1的输入端、以及电感l的第一端电连接；
78.电感l的第二端分别与第二电容c2的第二端和开关k的第一端电连接；
79.开关k的第二端分别与第二稳压器w2的输出端和信号处理模块30电连接。
80.其中，能量输出端输出的第一电信号可以为高电压信号，且该高电压信号可以为交流信号，也可以为直流信号，但通过晶闸管scr的处理后，均可以形成直流电信号。
81.具体地，在第一电容c1的电压ui达到第一稳压器w1的稳压值时，晶闸管scr可以导通，第一电容c1中存储的能量可以随着第一稳压器w1的脱离而暂时储存在电感l中；
82.在晶闸管scr关断时，电感l中暂存的能量可以转移到第一稳压器w1开路的第二电容c2中；
83.随着晶闸管scr的继续运行，能量输出端y1输出的高电压信号可以有效地存储至第二电容c2中。
84.并且，存储电压us可以由第二稳压器w2控制，一旦存储电压us达到设定值，开关k则会导通，供电信号u0则会从零上拉到一个稳定的电压，从而能量输出端y1输出的第一电信号s1可以转换为稳定的存储电压us和供电信号u0。
85.如此，通过上述各元件的组合使用，可以分别实现电压管理单元、存储单元和稳压单元的功能，进而实现将第一电信号转换为供电信号，以便于信号处理模块可以依据该供电信号可以正常工作，实现为信号处理模块的正常工作提供电能，从而实现自驱动的设计，同时实现雨量信息的检测。
86.可选地，在本发明实施例中，能量管理模块还用于：根据第一电信号确定存储电压(也即上述内容中提及的存储单元22存储的电能，即us)，并将存储电压传输至信号处理模块；其中供电信号为：根据存储电压确定；
87.信号处理模块还用于：
88.根据存储电压的大小，确定对第二电信号进行分析的频率。
89.具体地，存储电压在第一预设范围时，频率可以设置为p1，存储电压在第二预设范围时，频率可以设置为p2；其中，存储电压越高，频率越大。
90.例如，存储电压大于3.0v时，频率可以设置为4分钟；存储电压为2.7v至3.0v时，频率可以设置为10分钟。
91.当然，对于存储电压和频率的具体设置，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
92.也就是说，在信号处理模块确定雨量信息时，可以依据存储电压的大小，确定对第二电信号进行分析的频率，进而确定出雨量信息的确定频率，也即多久确定一次雨量信息。
93.如此，可以节省能量，减少对能量管理模块存储的电能的消耗，延长雨量计的使用时长，从而提高雨量计的性能。
94.具体地，在本发明实施例中，如图7所示，信号处理模块30包括：电压调配单元31和控制单元32；
95.电压调配单元31分别与信号输出端y2和控制单元32电连接，电压调配单元31用于：将第二电信号s2转换为电压信号并传输至控制单元32；
96.控制单元32还与能量管理模块20电连接，控制单元32用于：在供电信号u0的驱动下，对电压信号进行分析确定雨量信息，以及根据存储电压us的大小，确定对电压信号进行分析的频率。
97.如此，通过对电压调配单元和控制单元的设置，可以将第二电信号转换为控制单元可以识别和分析用的电压信号，并在供电信号的驱动下，依据电压信号确定雨量信息，同时确定分析的频率，从而在实现雨量计的功能的同时，提高雨量计的性能。
98.具体地，在本发明实施例中，如图7所示，电压调配单元31包括：第一电阻r1、第二电阻r2和第三电容c3；控制单元32包括：微处理器；
99.信号输出端y2包括第三输出极g3和第四输出极g4；
100.第三电容c3的第一端分别与第三输出极g3和第二电阻r2的第一端电连接，第三电容c3的第二端分别与第四输出极g4、第一电阻r1的第一端、以及微处理器电连接；
101.第一电阻r1的第二端分别与第二电阻r2的第二端和微处理器电连接；
102.微处理器还与能量管理模块20电连接。
103.其中，第三电容c3可以起到滤波作用，第一电阻r1和第二电阻r2可以起到分压作用，使得第二电信号可以转换为电压信号，以供微处理器进行处理。
104.如此，通过上述各元件的组合使用，可以分别实现电压调配单元和控制单元的功能，进而实现将第二电信号转换为控制单元可以识别和分析用的电压信号，并在供电信号的驱动下，依据电压信号确定雨量信息，同时确定分析的频率，从而在实现雨量计的功能的同时，提高雨量计的性能。
105.可选地，在本发明实施例中，如图8所示，还包括：信号传输模块50；
106.信号传输模块50分别与信号处理模块30、能量管理模块20和外部设备60电连接，信号传输模块50用于：在供电信号u0的驱动下，将雨量信息传输至外部设备60。
107.如此，可以将雨量信息传输至外部设备中，通过外部设备对雨量信息进行记录、分析和整理，得到更多的雨量的信息，为降雨的监测提供有效的参考数据。
108.具体地，在本发明实施例中，外部设备可以为具有雨量分析软件的终端设备，例如但不限于电脑、平板、手机等，可以根据实际需要进行选择，在此并不限定。
109.并且，可选地，在本发明实施例中，信号传输模块可以包括：无线传输单元和/或有线传输单元；
110.其中，无线传输单元可以但不限于包括蓝牙等无线传输结构，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
111.可选地，在本发明实施例中，该雨量计还可以包括：温湿度检测模块；
112.其中，温湿度检测模块可以与能量管理模块电连接，用于：在供电信号的驱动下，检测环境中的温度和湿度。
113.并且，在本发明实施例中，通过对雨量计的改进，还可以使得雨量计具有其他辅助功能。
114.例如，在将雨量计设置在水库的检测杆上时，通过水库中水对摩擦纳米发电机的冲击(即水对摩擦纳米发电机施加外力，使得摩擦纳米发电机可以输出电信号)，可以检测出水库中的水位，从而用于对水库水位的监测；
115.或者，在雨量计包括温湿度检测模块时，通过温湿度检测模块检测出的温度信息，可以用于森林火灾的监测；
116.又或者，在雨量计包括酸度检测模块时，通过酸度检测模块对酸度的检测，以及信号处理模块对雨量信息的确定，可以用于对酸雨的监测。
117.上述只是列举了几种雨量计的其他辅助功能，但雨量计的具体辅助功能并不限于上述例子，可以根据实际需要对雨量计进行相应改进。
118.需要强调的是，可选地，在本发明实施例中，第一子摩擦纳米发电机输出的第一电信号的大小与滴到该第一子摩擦纳米发电机表面的雨量正相关(未给出图示)，同时第二子摩擦纳米发电机输出的第二电信号的大小与滴到该第二子摩擦纳米发电机表面的雨量正相关(如图9所示)，因此在本发明实施例中，可以通过摩擦纳米发电机将雨滴的能量收集起来，在实现雨量检测的同时，实现雨量计的自驱动设计。
119.并且，在本发明实施例中，摩擦纳米发电机可以有效地将雨滴的能量转化为电能，并通过能量管理模块中电压管理单元、储存单元和稳压单元的作用，实现了将摩擦纳米发电机输出的不太稳定的高电压信号转换为稳定的直流电，大大提高了摩擦纳米发电机的适用范围。
120.同时，通过信号处理模块对第二电信号的电压大小进行侦测，实现了对雨量的传感，实现了高效、稳定、长续航的自主式雨量监测。
121.换句话说，在本发明实施例中，基于固液摩擦纳米发电机的工作原理，可以将雨滴的能量转换为电能的同时，应用于新能源和传感相结合的综合应用领域。
122.其中，摩擦纳米发电机的输出信号可以被分为两路，其中一路(也即第一电信号)可以实现雨滴的能量的采集和转化，另一路(也即第二电信号)可以实现雨量信息的确定，实现雨量传感。
123.并且，在能量管理模块中，通过对摩擦纳米发电机的能量输出端输出的第一电信号的匹配阻抗和输出电压的转化，可以将高电压的摩擦电(也即第一电信号)转化为稳定的直流电压(也即上述内容中的供电信号)，且此直流电压可以为信号处理模块和信号传输模
块等电子器件供能。
124.此外，在信号处理模块中，通过对摩擦纳米发电机的信号端输出的开路电压信号(也即第二电信号)大小的侦测，实现了雨量大小的传感。
125.因此，本发明实施例实现了对雨滴的能量的俘获和雨量的传感，通过智能调控实现了对雨量信息自主地、间歇式地监控。
126.下面以具体实施例，对本发明实施例提供的上述雨量计的工作过程进行说明。
127.结合图8所示的结构，以雨量分别为5.1l/min、4.2l/min、以及0l/min滴到摩擦纳米发电机表面，以驱动摩擦纳米发电机为例。
128.其中，如图10所示，本发明实施例提供的雨量计的工作状态可以包括：充电开启状态(如图10中的t1)、自主工作状态(如图10中的t2)、低储能休眠状态(如图10中的t3)和充电再唤醒状态(如图10中的t4)。
129.1、充电开启状态t1：
130.存储电压us和供电信号u0的电压值均为0；
131.当摩擦纳米发电机被5.1l/min的雨量驱动时，能量输出端y1产生的第一电信号s1不断地存储到第二电容c2中，使得存储电压us可以在33分钟内从0上升至3.3v，与此同时，供电信号u0的电压值可以稳定到2.5v；
132.伴随着信号处理模块30和信号传输模块50的开启，存储电压us由3.3v瞬间降低到3.02v(如图11中的虚线框内所示)，而供电信号u0的电压值可以稳定在2.5v，如图11所示。
133.2、自主工作状态t2：
134.在此状态下，微处理器32可以根据存储电压us的大小，确定雨量信息的频率，以及向信号传输模块50传输雨量信息和存储电压us的频率，进而控制信号传输模块50向外部设备60传输雨量信息和存储电压us的频率，使得外部设备可以对雨量信息和存储电压us进行监测。
135.其中，当摩擦纳米发电机被5.1l/min的雨量驱动时，存储电压us可以保持在3.0v以上，此时：可以每4分钟确定一次雨量信息，同时每4分钟传输一次存储电压us和雨量信息，使得雨量计俘获的能量和消耗的能量保持平衡，如图12所示；
136.当摩擦纳米发电机被4.2l/min的雨量驱动时，存储电压us可以保持在2.7-3.0v之间，此时：可以每10分钟确定一次雨量信息，同时每10分钟传输一次存储电压us和雨量信息，使得雨量计俘获的能量和消耗的能量保持平衡，如图13所示。
137.3、低储能休眠状态t3：
138.当驱动雨量降为0l/min，第二电容c2中存储的能量被持续地消耗而没有补充，直到存储电压us降至2.5v，供电信号u0的电压值降至0v时，雨量计转为低储能休眠状态。
139.4、充电再唤醒状态t4：
140.当摩擦纳米发电机再次被5.1l/min的雨量驱动时，存储电压us可以重新达到3.3v，此时雨量计被重新被唤醒，供电信号u0的电压值也重新恢复到2.5v。
141.之后，继续在自主工作状态t2、低储能休眠状态t3和充电再唤醒状态t4三个状态之间循环。
142.通过上述各状态之间的循环进行，使得雨量计可以实现对雨量的检测，具体的检测结果如图14所示，其中：
143.在雨量计开启后，在5.1l/min的雨量驱动下，采用4分钟的确定频率，测试了三次，且三次数据的测试结果分别为5.1l/min、4.9l/min和5.1l/min，显然这三次的测试结果与实际的驱动雨量较吻合；
144.在驱动雨量被调整到4.2l/min时，采用10分钟的确定频率，同样测试了三次，且三次数据的测试结果分别为4.4l/min、4.3l/min和4.4l/min，显然这三次的测试结果与实际的驱动雨量也是较吻合；
145.在驱动雨量被调整到0l/min时，第二电容c2中存储的电能仅可以供给完成两次的数据测试，且测试结果分别为0.2l/min和0.1l/min，显然，测试结果与实际的驱动雨量依然是吻合的；
146.当雨量计进入低储能休眠状态后，需要重新充电才能被唤醒。
147.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。