碰撞式寬帶低頻電磁振動能采集器及其應(yīng)用.pdf

1、目前的無線傳感節(jié)點通常采用傳統(tǒng)電池供電，傳統(tǒng)電池存在壽命短、維護(hù)成本高和對環(huán)境有污染等問題。將環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換為電能為無線傳感器節(jié)點供電，是解決無線傳感節(jié)點電源問題的一種有效方法。振動能是環(huán)境中普遍存在的一種綠色能源，自然環(huán)境中的振動能具有微弱、頻率低和頻帶寬度大等特點，研究對環(huán)境中的寬帶、低頻、微弱振動能具有高采集效率的能量采集器具有重要意義。
　　本文針對寬帶、低頻振動能的高效采集，提出一種碰撞式電磁振動能采集器的新結(jié)構(gòu)，建立

2、了碰撞式電磁振動能采集器的理論模型，基于模型分析了不同參數(shù)對采集器輸出性能的影響，設(shè)計了采集器結(jié)構(gòu)，加工出采集器樣機(jī)，對樣機(jī)的輸出性能行了測試，并利用采集器樣機(jī)成功驅(qū)動了一個無線溫濕度傳感節(jié)點。主要工作如下：
　　①總結(jié)分析了電磁式振動能采集器的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，重點分析了對低頻、微弱振動能具有高采集效率的方法與結(jié)構(gòu)；
　　②針對寬帶、低頻、微弱振動能的采集，提出一種基于碰撞的電磁式振動能采集器新結(jié)構(gòu)，該采集器主要

3、包括外框架（由基座、線圈支架構(gòu)成）、內(nèi)框架（由磁鐵支架、彈簧和磁鐵構(gòu)成）和滾珠；
　　③建立了碰撞式電磁振動能采集器的理論模型，分析了金屬線圈的直徑、線圈的形狀、內(nèi)框架與外框架之間的初始間距和彈簧彈性系數(shù)對采集器輸出性能的影響，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采集器結(jié)構(gòu)；
　?、芗庸こ霾杉鳂訖C(jī)，對采集器性能進(jìn)行了測試。在0.3g加速度作用下，當(dāng)頻率為8.5Hz時，采集器對11kΩ負(fù)載的輸出功率最大，約為24.84mW，功率密度為247.2