基于微型壓電能量采集器的無線風速監(jiān)測節(jié)點.pdf

1、傳統(tǒng)電池尺寸大、需定時更換或充電、對使用環(huán)境要求高且污染環(huán)境,不能很好地滿足無線傳感網絡等的需求。將環(huán)境中的能量轉化為電能的微能源是解決無線傳感節(jié)點供電的一種理想方案。風能是環(huán)境中廣泛存在的一種可再生清潔能源,微型風能采集器已成為國內外微能源研究的熱點之一。目前國內外在基于微型風能采集器的無線傳感節(jié)點方面成果很少,開展相關研究具有重要的學術價值與示范作用。
　　針對氣象觀測、煤礦/隧道運行狀況監(jiān)測等的需求,論文設計了一種基于微型壓

2、電能量采集器的無線風速監(jiān)測節(jié)點。在課題組前期研究基礎上研制出一個自供能的無線風速監(jiān)測節(jié)點,該節(jié)點包括兩個基于風致振動機理和壓電效應的微型風能采集器,其中一個用于供電,另一個用于風速測量,根據采集器振動頻率的變化實現(xiàn)對風速的測量。論文的研究工作主要包括:
　　(1)分析總結了基于微型能量采集器的無線傳感節(jié)點的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,進行了自供能無線風速監(jiān)測節(jié)點的方案設計;
　　(2)完成了帶諧振腔的壓電能量采集器的結構設計和

3、原理樣機制作,以及MEMS風速測量單元的工藝流程設計與微結構加工;
　　(3)完成了測量壓電能量采集器振動頻率的電路設計,通過MSP430F149微控制器和nRF24L01無線收發(fā)模塊實現(xiàn)了環(huán)境振動頻率和風速的無線監(jiān)測;
　　(4)制作了由LTC3588-1芯片和LT3009穩(wěn)壓器組成的電源管理電路,將能量采集器輸出的交流電轉換為直流電,實現(xiàn)了為微控制器等模塊電路供電的目的;
　　(5)實驗結果表明,自供能的無線風速監(jiān)