本文關鍵詞： 磁控形狀記憶合金 振動能量采集 電源管理電路 自供電電路　出處：《沈陽航空航天大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著無線傳感器網絡、無線通信技術以及微機電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，與之相關的微能源供電系統(tǒng)得到人們更多的關注，機械振動能量廣泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形狀記憶合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)的逆效應可以將自然界中的振動能量轉換為電能，實現(xiàn)對無線傳感器網絡和微機電系統(tǒng)的供電。為此，本文針對磁控形狀記憶合金振動能量采集裝置及其能源管理電路進行了研究。 首先分析了磁控形狀記憶合金振動能量采集原理，利用MSMA試驗系統(tǒng)研究在外力和磁場共同作用下產生感應電壓的可行性，設計了振動能量采集裝置。為確保結構設計的合理性，文中采用有限元分析軟件對所設計的系統(tǒng)進行仿真驗證，并給出了振動電機輸入應力與輸出電壓的數(shù)學關系。 其次，為了提高能源管理電路對振動能量的存儲能力及存儲效率，盡可能向負載提供最大能量，對振動能量采集電源管理電路進行研究，，提出一種基于反激式變壓器電源管理電路，實現(xiàn)了對間歇式供電負載進行供電。設計了AC/DC整流電路、超級電容儲能電路、控制電路、脈沖信號發(fā)生電路、能量瞬間釋放電路、穩(wěn)壓電路，并進行了仿真實驗。 再次，為了克服變壓器產生的電磁干擾，設計了基于DC/DC電源管理電路的能量采集，實現(xiàn)間歇式供電。由DC/DC升壓電路取代反激式變壓器，仿真結果驗證了電路輸出電壓的穩(wěn)定性，同時設計了基于功率因數(shù)調節(jié)的電源管理電路，實現(xiàn)對負載的持續(xù)穩(wěn)定供電。 最后，設計了基于LTC3108電源管理電路的振動能量采集，實現(xiàn)對負載的持續(xù)供電。分析了LTC3108芯片的內部結構及各部分功能，設計了基于LTC3108芯片的電源管理電路，并對其進行仿真分析，搭建實驗測試平臺，經過試驗驗證，該系統(tǒng)在輸入幅值和頻率波動的情況下，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有良好的穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)對無線傳感器網絡系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的電源，滿足對振動能量的存儲能力及存儲效率的要求。并對本文的研究成果進行了總結，指明了課題進一步的研究方向。
[Abstract]:With the development of wireless sensor network , wireless communication technology and micro - electromechanical system , the micro - energy power supply system related to it has been paid more attention , and the mechanical vibration energy is widely existed in nature . The research shows that using the inverse effect of Magnetic Shape Memory Alloy ( MSMA ) can convert the vibration energy in nature into electric energy , and realize the power supply to wireless sensor network and micro - electromechanical system . Firstly , the principle of vibration energy acquisition of magnetic control shape memory alloy is analyzed , and the feasibility of generating induction voltage under the action of external force and magnetic field is studied by MSMA test system . To ensure the rationality of structural design , finite element analysis software is used to verify the designed system , and the mathematical relationship between input stress and output voltage of vibration motor is given . Secondly , in order to improve the storage capacity and storage efficiency of the energy management circuit to the vibration energy , the maximum energy is supplied to the load as much as possible . The power supply management circuit based on flyback transformer is researched . An AC / DC rectification circuit , a super capacitor energy storage circuit , a control circuit , a pulse signal generating circuit , an energy instant release circuit and a voltage stabilizing circuit are designed , and the simulation experiment is carried out . Thirdly , in order to overcome the electromagnetic interference generated by the transformer , the energy collection based on DC / DC power supply management circuit is designed , and the intermittent power supply is realized . The DC / DC boost circuit is used instead of flyback transformer . The simulation results verify the stability of the output voltage of the circuit . At the same time , the power supply management circuit based on the power factor regulation is designed to realize the continuous and stable power supply to the load . In the end , the vibration energy collection based on the LTC3108 power supply management circuit is designed . The internal structure and functions of the LTC3108 chip are analyzed . The power management circuit based on the LTC3108 chip is designed . The system can output a stable DC voltage under the condition of input amplitude and frequency fluctuation .

【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG139.6;TB535

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 于雪嶠;冀文浩;杜瑋;金鑫;代圣;楊雙疆;;微型壓電式振動能量采集器原理及試驗[J];林業(yè)機械與木工設備;2012年10期

2 王曉,張朝暉,藍金輝,恩西杜;基于振動能量分析的管道裂痕診斷[J];儀器儀表學報;2005年S2期

3 邵瑋;任龍;郝銀鳳;;振動能量采集器拾振結構的有限元方法選型[J];江蘇航空;2012年S1期

4 李學初,Sayah.N,Jackson.W.M.;激光誘導熒光法研究CN(V″=0,1)自由基與碳氫化合物的反應速率和機理[J];物理化學學報;1988年02期

5 王佩紅;魯李樂;戴旭涵;趙小林;;基于電鍍銅平面彈簧的微型電磁式振動能量采集器[J];功能材料與器件學報;2008年01期

6 田國才,邵久書;凝聚相中振動能量弛豫的理論研究[J];化學進展;2004年02期

7 毛榮榮;呂洋;周立川;李欽寧;李慎敏;;分子動力學模擬納米尺寸限制體系下氬溶液中I_2的振動能量弛豫[J];物理化學學報;2008年08期

8 萬波;張來斌;王朝暉;;基于相對振動能量的轉軸運行狀態(tài)診斷[J];西南石油大學學報;2007年05期

9 崔慶玉;韓成春;孔磊;;一種消除振動篩停機沖擊裝置的研發(fā)[J];礦山機械;2012年06期

10 王正浩;混沌振動篩振幅與阻尼比的確定[J];礦山機械;2004年04期

相關會議論文 前9條

1 張文明;;微型振動能量采集器的研究進展[A];第四屆全國動力學與控制青年學者研討會論文摘要集[C];2010年

2 陳忱;李天勻;朱翔;陳浩森;;載流壓力管路振動能量流的理論與試驗研究[A];第十六屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（上冊）[C];2013年

3 曾國華;孔建益;李公法;楊金堂;蔣國璋;熊禾根;;充液管道系統(tǒng)振動能量流研究[A];12省區(qū)市機械工程學會2006年學術年會湖北省論文集[C];2006年

4 李公法;孔建益;幸福堂;王興東;劉懷廣;劉源l

本文編號：1482683