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            用壓電蜂音器收集能量

            作者: 時(shí)間:2013-06-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
              能量收集系統(tǒng)是從環(huán)境中獲得能量的系統(tǒng)。不幸的是,這類(lèi)發(fā)電裝置提供的能量要比標(biāo)準(zhǔn)的電池少得多。然而,隨著當(dāng)今可佩戴設(shè)備尺寸和功耗的降低,在一些低功耗系統(tǒng)中,用能夠從用戶所處環(huán)境(如用戶行走和跑動(dòng)中產(chǎn)生的振動(dòng)能)的發(fā)電裝置替代電池已具有可行性。此設(shè)計(jì)實(shí)例利用標(biāo)準(zhǔn)和易于獲得的壓電蜂音器的壓電效應(yīng)將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能。盡管壓電蜂音器通常是在施加交流電后發(fā)出聲波,但也可以反過(guò)來(lái)利用它,也就是說(shuō),在振動(dòng)頻率與壓電蜂音器共振頻率匹配時(shí),壓電蜂音器可以產(chǎn)生最大的交流峰值電壓供人使用。

              圖1所示的發(fā)電裝置為一個(gè)簡(jiǎn)單的電路。壓電蜂音器振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流電壓,必須將此電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓,然后才可以給電容充電。采用四只肖特基二極管構(gòu)成一個(gè)橋式整流器,將交流變?yōu)橹绷?。為了保證工作可靠性和高效率,應(yīng)選擇肖特基二極管,如On Semiconductor公司生產(chǎn)的1N5820 整流二極管。該類(lèi)二極管具有較低的正向壓降和較低的反向泄漏。
            能量收集器通常是長(zhǎng)時(shí)間收集微量能量,因此收集器一般包括一個(gè)超級(jí)電容形式的蓄能子系統(tǒng),如Cooper Busmann公司的PowerStor 0.47F 2.5V 電容。電容值越大,充電所需時(shí)間就越長(zhǎng)。另一方面,電容值越大,在負(fù)載相同的情況下,供電時(shí)間也越長(zhǎng)。 由于超級(jí)電容通常比標(biāo)準(zhǔn)的電解電容電壓低得多,所以必須接一個(gè)齊納二極管(如BZX85-C2V7)來(lái)防止超級(jí)電容兩端的電壓超過(guò)其額定最大電壓。接通負(fù)載后,超級(jí)電容就開(kāi)始放電,超級(jí)電容上的電壓開(kāi)始下降。為了保證輸出電壓恒定,必須采用一個(gè)直/直電壓變換IC(如Maxim的MAX1675)構(gòu)成3.3V升壓變換器。

            用壓電蜂音器收集能量

            圖1,簡(jiǎn)單振動(dòng)能收集電路采用市售壓電蜂音器作為將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

              這樣有一個(gè)額外的好處,就是如果超級(jí)電容電壓降低到低于所需工作電壓時(shí),只要超級(jí)電容電壓不低于直/直電壓變換器的輸入低限,該電路可以繼續(xù)提供穩(wěn)定的輸出電壓。對(duì)于MAX1675,輸入電壓低限為0.7V。



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