未知力量的觉醒振动发电机测试平台之谜
在工业数据采集领域,传感器网络已扩展至各种环境中,它们常被用于那些不易接近且维护成本较高的地方。微控制器(MCU)的发展使得它们能够以仅几微安的功耗工作,这对于基础设施、机械和穿戴设备中的低功耗应用至关重要。这些感应器件可以通过自然运动或传输振动来收集能量,将机械能转换为电能,从而驱动传感器节点,并延长电池续航能力。
振动式发电机(VEPG)利用永磁材料与绕组来获取能量。普莱默集团正在开发一款微型VEPG,以替代传感器网络应用中的电池,例如在穿戴式心跳监测系统或汽车TPMS等场景中。这款微型VEPG能够产生2mW至6mW的功率,即足以替代2016或2032型小型电池。
根据物理定律,金属圈中磁通量变化会导致金属线中产生电磁力。如果一个金属圈运动或振动,其终端将生成一个与金属圈截面积、引起通量变化的这种运动速度成正比的电压。此外,该现象还取决于线圈匝数以及轴向分量和径向分量之间的关系。
为了设计完整工具并开发功能测试系统,普莱默集团联合马拉加大学、西班牙电子技术部和巴塞罗那(加泰罗尼亚理工大学CEIB组)共同进行了研究。他们制造了一个捕获运动和振动信息的完整系统、一套处理数据软件,以及用于制造原型采用有限单元分析方法仿真工具。此外,他们还创建了一种重现微型发电机通常工作环境的一系列振动模式的手段。
要从振动系统或者是物体移动中提取能量,我们需要了解这种运动或者是振幅的情况。在某些应用里,比如用以监测马拉松跑步者的可穿戴设备,不但需要驱驶脉搏和温度传感器,还需要显示屏,而普莱默集团已经与马拉加大合开发出一种新类型系统,可以同时运行多种高级应用,并通过对解释数据正确性的判断增加其效率。