低功耗设备的无线感应供电技术研究

进入新时期以来,随着社会各方面的快速发展,人们的生活水平也上升到了一个新的高度,加上建设环境友好型、资源节约型社会等节能性发展战略口号的提出,使得整个社会发展呈现出了一种节能减排、绿色环保的良好趋势,这也就使得低功耗设备受到了越来越多人的欢迎,各行各业也开始加大对低功耗设备的开发与研究,手机、检测仪表、医疗仪器等就是一些最常见的低功耗设备器材,虽然低功耗设备具有耗能少的突出优点,但同时也存在着一些无法忽视的缺点,比如手机、检测仪表这类低功耗设备一般都是采用有线连接供电方式,使得其在给电池充电的过程中存在着阻碍运动、接插危险等不安全因素,不仅影响到了设备的使用,而且还会给设备使用者的安全带来一定的问题,这就为无线感应供电技术的发展与应用提供了广阔的市场。本文主要就是对低功耗设备的无线感应供电技术进行研究,介绍了一种依靠电磁场耦合感应、采取的是无缆线联接方式的无线感应供电技术,首先对无线感应供电技术的工作原理进行了分析,并对这一无线感应供电技术中的关键技术进行了探讨。

低功耗设备的无线感应供电技术研究

自中国进入新时期以来,社会各方面的情况都得到了有效的改善,人们的生活物质水平有了一个质的提高,同时,社会为了能够实现可持续发展,提出了建设资源节约型社会、环境友好型社会等,社会发展呈现出绿色、节能、减排、环保的发展趋势,不仅带动着各个产业转型升级,而且促使各行业对低功耗设备的需求增加的同时,要求也不断提高。因此,本文就介绍一种仅仅依靠电磁场的耦合感应,且没有缆线连接来实现的供电技术,就其运行的原理、关键性技术进行一个简要的概述。

低功耗设备的无线感应供电技术研究

近年来,我国提出建设资源节约型、环境友好型社会,各产业逐步开始转型,以减少环境污染,提高资源利用率。因此,概述了无线感应供电的原理,并提出了无线感应供电的关键性技术,如耦合气隙、耦合电感系数及参数、形状与安装位置的设计。

低功耗设备常用储能元件的Peukert模型适用性分析

Peukert模型已被广泛用于铅酸电池、锂电池等储能元件的状态估计。然而,现有研究缺乏对低功耗设备常用储能元件和小电流工况的考虑,并且忽略了储能元件之间的横向对比分析。基于此,在小电流工况下,通过恒阻放电实验拟合建立了超级电容、碱性电池和锂亚电池的Peukert模型,验证并对比分析了Peukert模型对这三类储能元件的适用性。实验结果表明,在目标工况下,Peukert模型对这三类储能元件均适用,其平均相对误差分别为5.891%、2.898%和2.931%,Peukert模型用于碱性电池和锂亚电池状态估计的准确性比超级电容高。

基于SVDI的低功耗自供电机械设备故障检测方法

异常的温度变化和振动都会导致低功耗自供电机械设备故障,为了提高设备运行的安全性和稳定性,提出了基于奇异值分解插值(SVDI)的低功耗自供电机械设备故障检测方法。利用改进后的小波去噪方法对低功耗自供电机械设备的运行信号做去噪处理,采用SVDI算法提取机械设备运行信号的特征,构建低功耗自供电机械设备的故障状态集合,将机械设备运行信号特征与故障状态集合中存在的故障对比,完成低功耗自供电机械设备故障检测。实验结果表明,所提方法的信号质量高、检测性能好且错分代价低,保障了低功耗自供电机械设备的稳定运行。

架空输变电线路在线低功耗监测设备供电电源设计

常规的供电电源设计更倾向于提升供电可靠性,在线监测设备的运行功耗相应增加,不满足设备低功耗运行的需求,因此设计了架空输变电线路在线低功耗监测设备供电电源。确定架空输变电线路监测设备电源的铁芯气隙,调试在线低功耗监测设备互感稳压电路,设计低功耗监测设备供电电路,使供电电源在进行低功耗运行的同时保证供电质量。采用对比实验的方式,验证了该供电电源的运行功耗更低,供电质量更高。

母猪运动监测低功耗耳标设备研究

[目的]行为是评价动物健康和福利状况的重要指标之一。针对动物穿戴设备的低功耗和体积小等功能需求,研究一种用于监测围产期母猪运动的低功耗无线加速度采集设备,并将其与RFID标签集成为一个耳标设备以方便佩戴。[方法]将耳标设备的工作模式与母猪行为类型相关联。首先测量耳标设备在1个数据采集周期中休眠、读加速度和无线发送3种工作状态的电流消耗,确定无线发送是最耗电能的阶段;然后分析母猪休息、活动和采食3种类型行为的加速度数据波动特征,提出当数据波动小于阈值(0.088 g)时,使耳标设备处于深度休眠状态,反之,则采集20组数据后进行一次性传输的方法;最后利用8头母猪进行加速度数据采集试验,计算耳标设备的功耗。[结果]研究了一种体积小功耗低的耳标设备及方法,该设备的平均电流功耗为0.014 5 m A,利用1个电压为3 V容量230 m A·h的纽扣电池供电可连续工作663 d。[结论]该方法相比传统的固定周期性采集方法降低了95%的功耗,能够长期稳定地采集母猪加速度数据。

输电线低功耗监测设备混合供电电源设计

为给输电线路上低功耗在线监测设备提供稳定可靠的供电,设计一种多能量供电电源,可利用磁场能、太阳能与锂电池实现混合能量管理方案。通过理论分析、有限元仿真分析、硬件电路设计、实验平台的搭建证明该电源良好的应用效果。实验表明,该电路能够给负载提供3.3 V不间断的供电电压;当两种环境能量都没有输入时,仅锂电池就可为平均消耗500 mW的负载供电73.92 h,满足为负载稳定持续供电的要求,增强了供电稳定性,提高了能源的利用率,能有效延长锂电池的使用寿命。同时,对多能量供电系统的推广和应用提供了参考价值。

低功耗自动监测设备在施工过程监测中的应用

对施工期结构监测需求进行了分析,结合当前无线应变监测设备特点,提出了应力监测设备低功耗监测的研发目标。基于具有远距离传输和低功耗特点的远程无线电(LoRa)传输模式,建立了采集终端+网关的总体传输架构。在LoRa设备自身低功耗的基础上,采用空中唤醒机制和优化的振弦激励方式,大幅降低振弦式应变监测设备在数据采集和传输过程的功耗。针对施工期结构监测容易受到干扰的特点,设计了采集终端和网关的双储存和接通重发机制,保证了特殊情况下数据采集的完整性。两个工程的示范应用,证明所研发的设备在功耗、传输距离、稳定性和可靠性上能够满足结构应力监测的需求,尤其适用于施工期应力监测。

基于改进MTCNN算法的低功耗边缘人脸检测跟踪系统

边缘设备的快速发展和深度学习的落地应用越来越多,两者结合的趋势越发明显。而针对低功耗边缘设备AI应用的潜力还未完全开发出来,大量设备隐藏着大量计算能力,释放其潜力所带来的社会效益和经济效益是非常明显的。因此,以目标检测任务中较为常见的人脸检测为例,将MTCNN人脸检测算法改进并移植到资源极其紧张的低功耗嵌入式平台,在一定环境条件下,最终成功地检测到人脸,并绘制出人脸候选框,结合舵机云台具备了一定的人脸跟踪能力。

一种适用于电力终端设备的无证书在线/离线签密方案

随着电力能源互联网的不断发展,电力监控系统成为关键的基础设施之一,负责监测和控制电力系统的运行。然而,由于电力终端设备需要长时间运行,经常分布式地安装在恶劣的环境中,因此需要设备具备低功耗的特性。同时,为保证数据传输的安全性,需要对数据进行加密和数字签名,签密算法可以在单个步骤中实现加密和签名,比传统方法更高效。提出一种适用于电力终端设备的无证书在线/离线签密方案,该方案基于椭圆曲线密码算法,避免了代价高昂的双线性对运算和哈希到点运算。将签密过程分为在线阶段和离线阶段,将代价高昂的计算放在离线阶段处理,在线阶段快速生成最终签密密文,使得方案更加适用于低功耗电力终端设备。实验结果表明,该方案的签密算法计算开销为基于双线性对的签密方案的7.85%,密文通信开销为对比方案的10%。所提方案为电力监控系统提供了一种高效的通信方式,有利于延长电力终端设备的寿命,提高电力系统的鲁棒性。

碳中和视角下的路侧安全监测预警场景中微俘能自发电技术

高速公路路侧安全监测预警场景中进行分布式数据采集与传输所采用的低功耗传感器、电子设备均需电能供应。微俘能自发电技术是一种能够将环境中的微小自然能转换为电能的新型能源获取技术,将环境中的低频机械能、微风能、波浪能等微小能量,通过设计的能量俘获、转换装置,将其转化为电能,为低功耗电子设备提供持续的电力供应。本文对高速公路微俘能自发电技术的基础理论、工作模式、转换机制和规律进行了分析论证,设计了俘能器样机,并在路侧安全监测预警场景中对微俘能自发电设备进行了应用验证与测试。

非晶硅太阳能电池在石油领域中的应用

太阳能作为一种环保无污染的绿色能源,有着十分广阔的应用领域。其开发和应用为人们的生活带来了极大方便。本文简要介绍了太阳能电池工作原理,并详细阐述了石油勘探、开发中应用非晶硅太阳能电池改善电能获取途径的方法。非晶硅太阳能电池具有较好的温度系数、较强的低光照响应等优点,可应用于石油钻采、油气集输等恶劣环境下低功耗设备的电能供给。

碱锰电池的小电流恒阻放电特性

碱锰电池放电特性的现有研究工作,忽略了低功耗设备的工作电流范围。基于这一现状,通过实际测量研究了碱锰电池的小电流放电特性。结果表明,小电流放电特性与大电流放电特性有着显著的区别:小电流放电的电压-时间关系曲线虽然变化较慢,但电压波动较大。这说明在小电流放电过程中,松弛效应并不只在放电停止时出现,在放电过程中也会出现。在电压进入0.7~0.8 V之前,放电量变化较快。电压越接近0.7~0.8 V,电池利用越充分。然而,现有低功耗设备的截止电压较高,仅能利用电池容量的15%~30%。为了实现电池容量的充分利用,需要降低设备的截止电压或改变电池的连接方式。

基于LTC3108的能量收集系统的应用研究

温差发电技术是一种无污染,无噪声,应用范围广的新型能量收集技术。用特殊材料制成温差发电片。温差发电片冷热端温度不同,就会产生电压,从而使热能转换为电能。利用LTC3108直流升压电路,将温差发电片转换来的低电压升高,就可以供低功耗设备工作。由于温差的变化或者设备间歇工作等原因,转换所得的电量可能会过剩或者不足。为解决上述问题,系统采用超级电容作为储能元件。在电量多余的情况下,将电量储存在超级电容里;在电量不足的情况下,将超级电容所存电量释放出来,供设备使用。