本文關(guān)鍵詞：基于電磁感應(yīng)的家用電線能量采集裝置的設(shè)計(jì)

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普及對(duì)電池儲(chǔ)能提出了更高的要求,由于當(dāng)前許多傳感器采用鋰電池供電,電池的更換以及隨之產(chǎn)生的人力維護(hù)將加劇成本支出。將微能量收集技術(shù)應(yīng)用到傳感器的供能中,能夠突破存儲(chǔ)介質(zhì)容量的桎梏,且經(jīng)濟(jì)環(huán)保,可操作性強(qiáng)。論文在闡述了相關(guān)電磁學(xué)基本公式及變壓器原理的基礎(chǔ)之上,提出了應(yīng)用于家庭輸電線的能量收集裝置,先利用Biot-Savart定律及Ampere定律推算出載流輸電線上徑向磁場(chǎng)表達(dá)式,并將其適用到本文中;接著基于一款市售磁芯,在計(jì)算出相關(guān)參數(shù)的情況下,定量考查了負(fù)載功率、負(fù)載電流、磁芯橫截面積等與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。結(jié)果表明,高磁導(dǎo)率磁芯的選擇使得裝置具有較大的工作范圍,最大能采集約93A電線中的能量;設(shè)計(jì)的“半自主”整流電路,其造成的壓降僅為30mV,轉(zhuǎn)換效率較為可觀;當(dāng)電路負(fù)載電流為10A時(shí),裝置能量密度達(dá)1.44mW/cm3,滿足低功耗設(shè)備需求;通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量特定條件下的電壓和電流值,將數(shù)據(jù)與仿真值比較,得到電能轉(zhuǎn)換效率達(dá)86%,在這之上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。論文采用MATLAB進(jìn)行裝置的仿真和數(shù)據(jù)的處理,結(jié)果表明當(dāng)線圈繞組為500匝,電線和磁路之間距離為8mm時(shí),所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.4V,通過相應(yīng)升壓電路處理,能夠滿足使用需求。將裝置置于負(fù)載電流為10A的條件下工作,磁芯磁通密度遠(yuǎn)低于飽和值,能穩(wěn)定可靠地工作,所獲得的能量達(dá)到25mW,能驅(qū)動(dòng)無線傳感器的正常工作。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器 能量收集 電磁感應(yīng) MATLAB
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM619
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排12-13
• 2 能量收集裝置原理13-24
• 2.1 能量收集系統(tǒng)組成13-18
• 2.2 電磁轉(zhuǎn)換關(guān)系式18-19
• 2.3 裝置原型的選擇19-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 電磁能量收集裝置的設(shè)計(jì)24-40
• 3.1 相關(guān)公式的推導(dǎo)24-27
• 3.2 裝置參數(shù)的計(jì)算27-36
• 3.3 能量收集裝置仿真36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 電磁能量收集裝置的實(shí)驗(yàn)測(cè)試40-47
• 4.1 環(huán)境設(shè)置40-41
• 4.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)41-45
• 4.3 試驗(yàn)與仿真結(jié)果的比較45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 總結(jié)與展望47-49
• 5.1 全文總結(jié)47-48
• 5.2 課題展望48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53

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