基于微能量收集的电力设备无线测温技术研究

针对电力设备无线测温技术的需求,文中设计了一种基于新型磁电发电装置的无线温度在线监测系统。该系统利用电力系统周围的杂散磁场为整套无线监测系统供电,并设计了新型压电摩擦耦合悬臂梁结构以提高磁场能收集的效率,同时温度测量模块采用低通滤波提高收集灵敏度,采用低主频工作模式及定时唤醒功能降低信号处理和传输能耗,兼具低功耗的温度采集功能和电气隔离的数据传输能力,保证整套设备的稳定可靠运行。实验测得电源模块在4 Oe,50 Hz的交变磁场下可产生峰峰值开路电压160 V,短路电流14μA整流后输出3.3 V稳定电压,在该电源供电下无线测温装置每5 s可收发一次温度数据。

微能量收集技术及储能器件研究

为提高微能量收集的转换效率,分析了3种典型的换能装置结构及其等效电路,探究了3种换能装置的能量收集电路的工作原理、优缺点及能量转换效率,对比分析了常用储能器件.结果表明:带控制单元的能量收集电路效率高,超级电容和锂电池适合微能量收集系统.基于以上分析,对微能量收集技术和储能器件研究提出了建议,带控制单元的能量收集电路和组合形式的储能系统是进一步研究微能量收集系统效率的一个方向.

单级与双级Boost变换器微能量收集电路的对比研究

随着物联网技术和无线传感技术的快速发展,低功耗设备的自供能技术得到了广泛研究和关注。针对传统微能量收集系统存在的电路结构复杂、效率低、电压传输比受限等问题,提出了双级Boost变换器微能量存储方案,并与传统单级Boost升压方案进行了对比分析。通过Matlab仿真进行理论验证,结果表明,双级Boost变换器微能量收集方式极大地提高了同等电压高变比传输下的效率,使设备的组网供能更易于实现,为低电压微能量收集系统的设计提供了一种新方案。

环境微能量收集型无线剂量仪样机设计

环境中存在多种形式未被利用的微能量,通过对其高效收集可供微型设备反复使用。设计了一款低功耗无线剂量仪,通过BQ25505芯片及附属电路进行微能量有效收集与动态管理,采用BGO+SiPM作为探测器,并使用低功耗芯片完成模拟电路设计,最后由CC2541蓝牙芯片完成数据处理和传输。经测试表明,该剂量仪剂量率响应情况良好,且能够收集室内灯光中微瓦级能量为剂量仪进行供电,对抛投式或无人监管等电源供给不便的剂量仪研制具有重要意义。

基于BQ25570的无线传感器微弱能量收集与管理

为解决无线传感器系统的微弱能量供给问题,设计了基于BQ25570的微弱能量收集与管理方法。包括微能量升压、信息采集模块和传输模块。该系统由升压芯片BQ25570将输入端的电压升高至3.3 V存储在超级电容当中,储满后供传感器、微处理器工作,最后通过无线传输模块将数据传输至终端并在上位机显示。测试显示输入源电压为100 mV时,系统可进行以11 s为周期的信号采集传输。当输入电压超过400 mV时,可将采样频率提高到每秒一次甚至更高。

基于微纳环境能量收集技术的自驱动无线传感系统

无线传感器网络作为物联网的核心技术引起了广泛关注。由于传感器节点数目多、分布密集,以及传统电池供电的局限性,能源问题成为限制无线传感器网络发展的主要瓶颈之一。环境能量收集技术是一种绿色、可持续的供电技术,可为传感器节点供电提供有效方案。主要介绍了太阳能、温差能、射频能、风能、振动能等环境微能量的收集技术,并论述了基于微纳环境能量收集技术的自驱动无线传感系统及其应用,最后对比总结了这些能量收集技术与自驱动系统的优势和挑战,并对研究趋势与发展前景进行了展望。

基于风光互补的微能量收集系统

随着新能源利用技术的发展,以风光互补发电技术为代表的新能源分布式发电方式得到广泛应用,但是目前仍存在小型太阳能电池板及微型风力发电机发电量少,无法直接为无线传感器节点供电,单一能量来源可靠性低等问题。针对以上问题,提出了一种基于风光互补微能量收集系统,设计了双模光照能量收集系统、流向控制电路和微风能量收集系统,解决了微能量的收集与管理问题,保证了能量来源的可靠性,并借鉴电网的搭建方式,将风光互补发电应用于无线传感节点这类孤岛电网中。实验结果表明,该系统能够在风光能量采集器输出为600 mV~40 V之间工作,支持mW级能量收集,能够在阴雨天等微光天气、晴朗天气和全风速下均保持较高的能量收集效率。

间歇充电式微电能量收集系统的研究

为解决微电能收集系统在能量源微弱的情况下无法进行有效蓄能的问题,采用高效率低输入电压DC/DC转换芯片和低电压比较器设计了间歇充电式转换电路,以电容器为中间储能元件,以间歇工作方式从储能电容取能,并向可充电电池充电。实现了在弱光条件下,利用太阳能电池板产生的极少量电能为蓄电池有效充电。

基于环境微能量的农田无线传感器自供电技术研究

无线传感器网络在田间信息采集中的应用是近年来的研究热点之一,制约其发展的一个重要因素是传感器节点供电问题。由于田间以及气象站中的传感器节点数目多、分布广,电池更换极为不便甚至不可能。收集农田中的环境微能量解决供电问题是很好的方向。近年来,基于微型光伏、风致振动、温差能量等新型环境微能量收集技术在航空航天、智能工控、汽车电子等领域得到一定的应用,但在应用于田间的微能量收集系统少有报道。因此,文中结合各种环境能量的收集原理对适用于田间能量收集技术的现状和发展趋势进行了总结概括和分析研究。主要介绍收集环境微能量的系统结构组成,以及太阳能、风能和温差3种为田间采集信息的无线传感器网络供电微能量,并着重考虑环境微能量收集技术。

基于水动力涡轮的无线充电系统设计

设计了一种利用自然界潺潺流水作为动力源的无线充电系统.通过研究和设计水动力涡轮发电系统获取江河流水等动能,实现水能到电能的转换.通过设计微型能量收集电路、Qi无线充电电路,实现对手机等小型用电器的无线充电.通过实际测试验证,表明水动力涡轮无线充电系统可满足功能要求,而且实现简单、成本较低,能满足野外环境等特定场合的能量需求.