基于壓電技術(shù)的振動能量收集器的研究分析牛進才

劉文慧

摘要：以壓電技術(shù)為原理設(shè)計的振動能量收集系統(tǒng)，將環(huán)境中廣泛存在的振動能量收集起來，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的供電方式提供了一種有效途徑.本文研究了國內(nèi)外基于振動方式的能量回收系統(tǒng)電路，并對這些電路進行了仿真分析比較.

關(guān)鍵詞：自供式電源;壓電技術(shù);振動能量系統(tǒng);接口電路

中圖分類號：TN712.5? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）02-0022-04

隨著“物聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用.而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個重要因素就是其供電問題.若采用常規(guī)電源為無線傳感網(wǎng)絡(luò)供電，必須定期對電源進行更換維護，且物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點數(shù)較多，維護起來較為繁瑣.自供式電源為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的供電問題提供了一種有效的解決方案.自然界中存在各種形式的能源，例如太陽能，風(fēng)能，熱能，振動能等.不同能量的密度不同，雖然振動能量的回收功率僅有微瓦或毫瓦級，但可以滿足微功耗系統(tǒng)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)的電源需求.

1 振動能量的收集裝置

能夠收集振動能量的裝置種類較多，根據(jù)振動電源所需的能量來源途徑以及收集方式的不同，可將其分為靜電式、電磁式和壓電式等.靜電式電源利用靜電效應(yīng)，將機械振動的能量轉(zhuǎn)變成電能，但其需要外部電源來維持系統(tǒng)工作.當(dāng)靜電式收集裝置在搜集振動能量時，先有外部電源對其電容進行充電.當(dāng)振動源發(fā)生振動時，電容儲存的電荷發(fā)生移動，進而……