本文關(guān)鍵詞： 振動 能量收集 壓電陶瓷 DC-DC變換電路 壓電懸臂梁　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著低功耗和無線傳感設(shè)備的快速發(fā)展,其供電系統(tǒng)越來越受到人們的廣泛關(guān)注。振動能量收集作為微能量收集的一個(gè)典型領(lǐng)域可以很好的解決低功耗設(shè)備的供電問題。壓電振動能量收集系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝調(diào)試、無需提供電源、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),特別適合為低功耗傳感器及不易更換電池的低功耗設(shè)備供電。因此,本文在研究壓電換能裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作了壓電懸臂梁換能裝置,研究了四種不同的振動能量收集電路,對其進(jìn)行理論分析仿真及對比;其次,設(shè)計(jì)了能量變換及儲能電路;最后對整個(gè)振動能量收集系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)測試。具體來說,主要包括以下內(nèi)容:1.討論壓電陶瓷的振動模型,在其振型函數(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推理得出壓電懸臂梁制作時(shí)壓電陶瓷粘貼的最佳位置。同時(shí),制作壓電懸臂梁結(jié)構(gòu),將仿真和試驗(yàn)結(jié)合,測試不同頻率時(shí)壓電懸臂梁發(fā)電能力,為后續(xù)收集處理電路做好鋪墊。2.從理論推理和仿真試驗(yàn)的角度出發(fā),研究四種不同的壓電振動能量收集電路,討論其各自理論發(fā)電能力和外部因素對其發(fā)電能力的影響,然后進(jìn)行仿真試驗(yàn),得到各個(gè)收集電路發(fā)電能力的具體參數(shù)。最后對四種電路發(fā)電能力進(jìn)行對比,確定各自優(yōu)缺點(diǎn)。3.在能量收集電路的基礎(chǔ)上加入DC-DC變換電路,使得收集到的電能滿足后續(xù)存儲電路工作需求,然后設(shè)計(jì)充電管理電路,將能量收集電路收集的電能存儲在儲能設(shè)備中。4.系統(tǒng)對比測試及仿真,在特定振動頻率下,對本文中設(shè)計(jì)的振動能量收集系統(tǒng)和利用凌力爾特公司LTC3588-1能量收集IC設(shè)計(jì)的能量收集系統(tǒng)進(jìn)行對比測試和仿真,確定本文能量收集系統(tǒng)的發(fā)電能力,并對測試結(jié)果進(jìn)行分析。
[Abstract]:With the rapid development of low power and wireless sensor equipment, the power supply system more and more attention. The vibration energy collection as a typical field of micro energy harvesting can solve the problem of power supply and low power equipment. The good piezoelectric vibration energy harvesting system due to its simple structure, easy installation, no need to provide power, no electromagnetic interference and other advantages, especially suitable for low power sensor and is not easy to replace the battery low power equipment power supply. Therefore, this paper studies in piezoelectric transducer based on the device structure design of piezoelectric cantilever beam energy conversion device, four kinds of vibration energy collection circuit simulation analysis of different. And the contrast of the theory; secondly, the energy transformation and storage circuit design; finally the vibration energy harvesting system test. Specifically, the main contents include: 1. The vibration model of piezoelectric ceramics, based on the modal functions, further infer the best position of piezoelectric ceramic paste made of piezoelectric cantilever beam. At the same time, making the piezoelectric cantilever structure, combining simulation and experimental test, the different frequencies of piezoelectric cantilever Liang Fa power, pave the way from.2. the theoretical analysis and simulation test point for subsequent collecting and processing circuit, and Study on four kinds of piezoelectric vibration energy harvesting circuit, discussed their respective theoretical power and external factors on the ability of power, then the simulation test, get the specific parameters of each collection circuit generating capacity. Finally, a comparison of the four circuit to determine the basis of power generation capacity, the advantages and disadvantages of.3. in energy collecting circuit added on the DC-DC transform circuit, the collected power storage circuit can satisfy the follow-up work requirements, then design the charging tube The processing circuit, will collect the electric energy collection circuit can be stored in a storage device in.4. system test and simulation, in particular vibration frequency, in this design of the vibration energy harvesting system and the design of LTC3588-1 IC Linear Technology Corporation energy harvesting energy collection system test and simulation, this paper determines the capacity of energy collection in the system, and analyze the test results.

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB53;TM619

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1494712