选择压电能量收集装置的四个步骤

 

 

成功的四个步骤


第1步:确定您的应用是否适合能量收集

所以这一步很关键。收获能量非常热门,似乎是正确的做法,但它并不适合所有应用。  与许多工程师和设计师合作,我已经学到了很多关于振动能量收集的良好应用的知识。良好应用的要求非常简单,需要存在一致的振动(理想的固定频率和“合理”幅度),硬线电源或电池更换必须是不实用的,并且必须要感知有价值的东西 - 足以抵消与收获能源相关的额外成本。如果您的应用不符合这三个标准,那么从振动中获取能量可能不适合您的应用。

 

第2步:了解您的电力预算 - 您需要多少电力/能源?

这个步骤可能会变得有点复杂,因为它侵犯了我上面引用的更复杂的“系统”设计。但是,了解一般的功率预算非常重要,这样您才能了解所需的振动能量收集器的大小或数量。我想一个例子是最简单的解释方法:假设你想每分钟测量一次温度,并将这些信息无线发送到无线传感器网络中的一个节点。为了便于数学计算,我们说测量需要1秒钟,传输数据需要1秒钟。假设进行测量需要10 mW的功率,发射它需要100 mW的功率。系统正在休眠58秒,耗电量为0.01 mW。因此,您的平均功耗为[(10 mW * 1 s)+(100 mW * 1 s)+(0.01 mW * 58 s)] / 60 = 1。平均功耗为84 mW。对于能量提取器来提供足够的平均功率,它需要提供至少1.84mW的平均功率。好的,知道我们知道我们需要大约2 mW的连续采集功率,下一步。 

 

第3步:量化您的振动

为了有效地从振动中获取能量,首先需要了解可以从中获取多少振动能量。对于我们的应用,我们使用Slam Stick X振动数据记录仪测量振动。然后,我们使用快速傅立叶变换(FFT)分析数据,以确定振动的主要频率。Slam Stick X附带免费软件,可对振动数据执行FFT。以下是振动和频谱分析的一些基础知识。一旦我们知道了振动的频率和振幅,我们就可以继续进行下一步了。

 

第4步:选择能量收集器

有一些不同的振动能量收集技术可供选择,无论您使用哪种技术,步骤1至3都是相同的。我最熟悉的技术是压电技术。压电能量收集通常包括在振动载荷下偏转的悬臂梁。然后压电材料应变,将机械应变转换成电能。选择优质压电式收集机的关键是将设备的功率输出与功率预算相匹配(步骤2:从上方2 mW)。当收割机的固有频率与振动源的固有频率匹配时,功率输出最高。同样,从第3步开始我们量化了振动源,例如我们的振动源主频为60 Hz,振幅为0.5 g。选择最好的能量采集器就是使用我们的数据表来识别适合您应用的产品的简单问题。下面提供了数据表中的两个图表以供快速参考,这些图表可以在数据表的第7页找到。