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用压电蜂音器收集能量

Carlos Cossio?? Santander?? Spain?? 2008年06月02日 ?? 收藏1

  能量收集系统是从环境中获得能量的系统。不幸的是,这类发电装置提供的能量要比标准的电池少得多。然而,随着当今可佩戴设备尺寸和功耗的降低,在一些低功耗系统中,用能够从用户所处环境收集能量(如用户行走和跑动中产生的振动能)的发电装置替代电池已具有可行性。此设计实例利用标准和易于获得的压电蜂音器的压电效应将机械振动转化为电能。尽管压电蜂音器通常是在施加交流电后发出声波,但也可以反过来利用它,也就是说,在振动频率与压电蜂音器共振频率匹配时,压电蜂音器可以产生最大的交流峰值电压供人使用。

图1简单振动能收集电路采用市售压电蜂音器作为将机械能转化为电能的发电装置
图1,简单振动能收集电路采用市售压电蜂音器作为将机械能转化为电能的发电装置。


  图1所示的发电装置为一个简单的电路。压电蜂音器振动时会产生一个交流电压,必须将此电压转化为直流电压,然后才可以给电容充电。采用四只肖特基二极管构成一个桥式整流器,将交流变为直流。为了保证工作可靠性和高效率,应选择肖特基二极管,如On Semiconductor公司生产的1N5820 整流二极管。该类二极管具有较低的正向压降和较低的反向泄漏。
能量收集器通常是长时间收集微量能量,因此收集器一般包括一个超级电容形式的蓄能子系统,如Cooper Busmann公司的PowerStor 0.47F 2.5V 电容。电容值越大,充电所需时间就越长。另一方面,电容值越大,在负载相同的情况下,供电时间也越长。 由于超级电容通常比标准的电解电容电压低得多,所以必须接一个齐纳二极管(如BZX85-C2V7)来防止超级电容两端的电压超过其额定最大电压。接通负载后,超级电容就开始放电,超级电容上的电压开始下降。为了保证输出电压恒定,必须采用一个直/直电压变换IC(如Maxim的MAX1675)构成3.3V升压变换器

  这样有一个额外的好处,就是如果超级电容电压降低到低于所需工作电压时,只要超级电容电压不低于直/直电压变换器的输入低限,该电路可以继续提供稳定的输出电压。对于MAX1675,输入电压低限为0.7V。


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压电蜂音器? 变换器?

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