振動(dòng)微能量收集管理系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著低功耗和無線傳感設(shè)備的快速發(fā)展,其供電系統(tǒng)越來越受到人們的廣泛關(guān)注。振動(dòng)能量收集作為微能量收集的一個(gè)典型領(lǐng)域可以很好的解決低功耗設(shè)備的供電問題。壓電振動(dòng)能量收集系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝調(diào)試、無需提供電源、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),特別適合為低功耗傳感器及不易更換電池的低功耗設(shè)備供電。因此,本文在研究壓電換能裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作了壓電懸臂梁換能裝置,研究了四種不同的振動(dòng)能量收集電路,對(duì)其進(jìn)行理論分析仿真及對(duì)比;其次,設(shè)計(jì)了能量變換及儲(chǔ)

2、能電路;最后對(duì)整個(gè)振動(dòng)能量收集系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。具體來說,主要包括以下內(nèi)容:
　　1.討論壓電陶瓷的振動(dòng)模型,在其振型函數(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推理得出壓電懸臂梁制作時(shí)壓電陶瓷粘貼的最佳位置。同時(shí),制作壓電懸臂梁結(jié)構(gòu),將仿真和試驗(yàn)結(jié)合,測(cè)試不同頻率時(shí)壓電懸臂梁發(fā)電能力,為后續(xù)收集處理電路做好鋪墊。
　　2.從理論推理和仿真試驗(yàn)的角度出發(fā),研究四種不同的壓電振動(dòng)能量收集電路,討論其各自理論發(fā)電能力和外部因素對(duì)其發(fā)電能力的影響,然后進(jìn)

3、行仿真試驗(yàn),得到各個(gè)收集電路發(fā)電能力的具體參數(shù)。最后對(duì)四種電路發(fā)電能力進(jìn)行對(duì)比,確定各自優(yōu)缺點(diǎn)。
　　3.在能量收集電路的基礎(chǔ)上加入 DC-DC變換電路,使得收集到的電能滿足后續(xù)存儲(chǔ)電路工作需求,然后設(shè)計(jì)充電管理電路,將能量收集電路收集的電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能設(shè)備中。
　　4.系統(tǒng)對(duì)比測(cè)試及仿真,在特定振動(dòng)頻率下,對(duì)本文中設(shè)計(jì)的振動(dòng)能量收集系統(tǒng)和利用凌力爾特公司LTC3588-1能量收集IC設(shè)計(jì)的能量收集系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試和仿真,確定