磁致伸缩式三稳态振动收集系统的设计及特性分析

传统的振动收集系统存在共振频率高、频带窄、电压低等缺点,基于永磁体间的非线性磁力设计一种磁致伸缩式三稳态振动收集系统。利用磁偶极子模型对系统的势能和永磁体间的非线性磁力进行仿真分析。通过实验将三稳态与传统结构和双稳态输出响应进行比较,对不同永磁体间距三稳态的输出电压进行实验测试,引入偏置磁场增加电压输出效果,当自由端与固定端永磁体间距为10 mm,固定端永磁体间距为16 mm,系统输出电压达到868 mV。结果表明:磁致伸缩式三稳态振动收集系统可以有效改善传统的振动能量收集器的采集能力。

振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法研究

针对目前的能量收集与管理方法在系统能源消耗殆尽情况下无法实现自启动的问题,提出了一种振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法。冷启动电路基于电压阈值滞回窗闭锁开关控制逻辑,能够周期性地为系统提供高功率能量,实现系统自启动。冷启动电路工作阶段可划分为稳定阶段和初始阶段,首先分析冷启动电路在稳定阶段的工作特性,得出冷启动电路的电压阈值滞回窗特性及窗区间与元件参数之间的关系;然后分析冷启动电路在初始阶段的工作特性,得出冷启动电路在低压状态下的自启动逻辑;最后对电路进行电路功能测试、能量转换效率测试实验,实验结果表明:冷启动电路能够实现系统能源消耗殆尽下的自启动,且自身能耗低,仅消耗系统能量的4%。

压电能量采集系统的充电电路设计与仿真分析

在压电能量采集系统充电原理的基础上,设计了系统的充电电路,并对其瞬态、稳态充电电路进行了设计与分析。采用典型的两层结构,选用PZT-5H单晶片作为压电片,选用黄铜片作为基板搭建压电能量采集系统模型。仿真结果表明,当等效电阻为135 kΩ时,稳态输出功率达到最大为0.11 mV;当等效电阻为238 kΩ时,瞬态和稳态充电的临界充电电压为5 V;验证了所设计电路的合理性,为设计电路的推广应用提供了科学参考。