压电振动能量采集器的标准能量采集电路及充放电电路的性能研究

文章设计并制作了针对压电振动能量采集器的标准能量采集电路（SEH）及其充放电电路。测试表明,压电振动能量采集器的共振频率大约为76Hz,并且共振状态下的输出电压与振动加速度成线性关系。同时,振动频率、振动加速度、电容以及负载都会对电路输出特性产生影响。在加速度为3m/s2的振动激励下,10m W的红色LED和20m W的蓝色LED被点亮的振动频率范围分别是73-80Hz和74-79Hz。对于相同的LED负载,电容越小,充电时间越短。同时,随着振动加速度的增加,电容器充电时间迅速减小。在加速度为10m/s2且能量采集器在共振状态下工作时,由10m W的LED和50μF的电容构成的充放电电路的充电时间最短,仅为0.548s。

多路并行可调谐能量采集电路的设计与实现

针对传统能量采集器输出功率过低、单一能量采集单元不足以直接驱动传感器节点等负载的问题,设计了一种多路并行可调谐能量采集电路。该电路包括能量采集源模块、全桥整流模块、电容存储模块、电压调整模块和负载模块五部分。Multisim软件仿真结果表明该电路的最终输出电压相比标准能量采集(standard energy harvesting,SEH)电路提高了1.11倍;实验测试结果显示,采用该电路后输出电压稳定在5 V,最大输出功率为15 m W,比SEH电路提高2.12倍,能量传输与利用效率显著提高。

多悬臂梁压电换能器电路的设计与实现

介绍了一种多悬臂梁压电换能器电路。与标准能量采集电路(SEH)相比,三悬臂梁压电换能器电路的理论最大平均采集功率提高了300%。利用Multisim软件仿真,结果表明,三悬臂梁压电换能器电路的最终输出电压为SEH电路的2.11倍;进一步搭建实际电路,其最终最大输出功率为SEH电路的3.12倍,能量转化与利用效率显著提高。