傳統(tǒng)有線監(jiān)測所存在的傳感器布線難、通信難和能量供給難等問題已不能滿足現(xiàn)代化煤礦井下的監(jiān)測要求,借助振動(dòng)能量收集技術(shù)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù),設(shè)計(jì)振動(dòng)能量供電的礦用無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn),有望解決煤礦井下復(fù)雜環(huán)境中的設(shè)備監(jiān)測問題。針對(duì)項(xiàng)目組前期設(shè)計(jì)的四種壓電俘能器,分別對(duì)其進(jìn)行性能分析,從能量輸出、俘能帶寬和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三個(gè)方面完成選型,作為無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)俘能單元。分析選型后壓電俘能器的效率影響因素,結(jié)合采掘激勵(lì)下振動(dòng)特性,制定適用于煤礦采掘裝備工作環(huán)境下的壓電俘能器系列化準(zhǔn)則,使得壓電俘能器能夠?qū)Σ煌瑱C(jī)械部位高效俘能。根據(jù)壓電俘能器能量輸出的特點(diǎn)和無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)性能要求,完成節(jié)點(diǎn)軟硬件設(shè)計(jì)。通過四路并聯(lián)微能量收集電路和儲(chǔ)能電路實(shí)現(xiàn)壓電俘能器俘獲能量的整理和存儲(chǔ),并解決壓電材料在機(jī)電耦合過程中高阻抗和極小電流的問題;設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源電路為節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定能量來源;搭建CC2530無線傳感模塊硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)采集、調(diào)理和無線通信;針對(duì)節(jié)點(diǎn)實(shí)際性能要求進(jìn)行程序優(yōu)化設(shè)計(jì),提出多種節(jié)能策略降低節(jié)點(diǎn)功耗,延長節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)能單元更換周期。同時(shí)通過Microsoft Visual Studio軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)上位機(jī)界面,對(duì)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測信息實(shí)... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多場耦合振動(dòng)能量收集裝置

圖 3.4 新型組合梁式雙穩(wěn)態(tài)壓新型組合梁式雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)能量收集振動(dòng)而振動(dòng)時(shí)，俘能單元中的懸臂梁會(huì)因力表面的壓電材料隨之產(chǎn)生變形，利用壓電材向電能的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，為了提高振動(dòng)能量收磁鐵間距和懸臂梁尺寸來調(diào)節(jié)其諧振頻率，動(dòng)能量足夠大時(shí)可使裝置內(nèi)部懸臂梁越過勢(shì)帶寬新型組合懸臂梁式雙穩(wěn)態(tài)壓電振動(dòng)能量① 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。新型組合梁式雙穩(wěn)態(tài)壓料選用壓電薄膜PVDF，具有一定的的耐用② 能實(shí)現(xiàn)寬帶俘能。該能量收集裝置當(dāng)外界振動(dòng)使組合懸臂梁越過勢(shì)壘時(shí)，其將能帶寬。③ 外界振動(dòng)匹配能力強(qiáng)。當(dāng)外界振動(dòng)頻

圖 3.6 磁距 d 與系統(tǒng)勢(shì)能關(guān)系曲線外界振動(dòng)幅值和頻率一定，當(dāng)磁鐵間距較小時(shí)振動(dòng)幅值較低，系統(tǒng)沒有足夠的能量越過勢(shì)壘大磁鐵間距，兩磁鐵之間非線性斥力較小，系衡點(diǎn)進(jìn)行大幅值周期運(yùn)動(dòng)，呈現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)特性；繼，系統(tǒng)的響應(yīng)行為轉(zhuǎn)變?yōu)樾》祮畏�(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)。激勵(lì)幅值和激勵(lì)頻率一定時(shí)，改變磁鐵間距可運(yùn)動(dòng)、大幅值周期運(yùn)動(dòng)和小幅值單穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)之的范圍之內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大幅值雙穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)率和幅值，外界激勵(lì)頻率直接影響俘能器功率輸出，為了系，在掃頻條件下測試俘能器輸出性能，如圖 3


本文編號(hào)：2975745