资源描述：
《桥梁结构振动发电技术研发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、前言作为社会发展必不可少的资源之一，电能已经涉及到太阳能、风能、水能、核能的转换，然而这些电能系统都是属于大型供电系统。随着电子产品的不断可便携化使其向微型化的方向发展,微机电系统(MEMS)由于具有能耗低、体积小、功能大、可批量生产等特点也正在迅速发展，还有桥梁、隧道、公路等等的大范围建设。但是,不管是无线传感产品还是桥梁、公路的修建,供电问题正成为它们发展的一个很大障碍。原因是目前给这些系统供电主要依靠电池或电力线。电池有以下几个缺点:寿命短,存储能量有限,相对被供电器件而言体积和质量大;而且,在某些应用中更换电池成本很高,过程复杂。电力线的缺点是:造价昂贵,维护困难,而且在有
2、些环境中根本无法使用电线。因此,科研工作者正在努力寻找一种新的可替代的电源,使之可以克服在无线传感产品和MEMS器件中使用电池或电力线带来的诸多缺点。由于振动能量采集器可以把环境中存在的振动能转换成电能,而成为一种可代替电池和可自我维持的新型电源,它正受到越来越广泛的重视。从1995年开始世界上许多研究机构,例如英国sheffield大学、香港中文大学、英国南安普敦大学和澳大利亚皇家墨尔本理工大学等都在致力于微型电磁式振动能量采集器的研究。但由于多数研究机构都是用硅制作共振结构,而单晶硅材料的杨氏模量很大,导致硅基共振结构振幅较小,且共振频率很大,无法采集低频振动能量。根据振动部件
3、的不同,可以把电磁式振动能量采集器分为动铁(磁铁振动)、动圈(线圈振动)和铁圈同振(磁铁线圈共同振动)三种类型。而它有三种主要的工作方式:电磁式、静电式和压电式。三者中又以电磁式振动能量采集器最具优势,有体积小、感测频率高、发电量大、工艺与半导体技术兼容、无需驱动电源、可应用于各种恶劣环境等优点。针对这一研究，论文提出基于单片机控制的电磁式振动发电技术,是动圈类型。我们首先运用此技术在桥梁上实验，国内外对磁振动能量的采集研究都不是很理想。而本论文所提出的发电技术只是一个相对简单的磁振动能量采集器。由于在桥梁上因为有宽阔的空间，而且桥内部振动频率、幅度都很大，振动时间也很长，利用电磁
4、感应原理：当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。通过振动来切割磁场，以产生感应电动势，然后通过整流和电压控制电路处理，最后能稳定的输出以便对蓄电池充电。系统可分为振动发电部分，整流、过滤部分，电压检测部分。振动发电部分将振动能转换为电能；整流、过滤部分是将振动转化的交流电转换为单向的直流电；电压检测部分是对整流后的直流电压值进行监控，判断当前电压值是否能够正常工作。环境中的振动能量无处不在,所以,磁振动能量采集器成为可自我维持电源研究中的一大热点。虽然现在的磁振动能量采集器体积大，转换的能量小，但是相信随着科学技术的发展，各种新型材料的不断涌出，这种新型绿色可
5、持续发电技术会变得更加成熟的。目录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1课题研究的背景11.2课题所涉及的技术现状11.3课题研究的意义21.4系统的设计要求与大致思路3第2章相关理论和技术基础42.1磁振动部分理论知识42.1.1磁振动发电的基本原理42.1.2磁振动发电的几种类型介绍52.1.3磁振动发电所面临的困难和挑战72.2电压控制部分电路基础知识82.2.1单片机AT89C51的简要介绍82.2.2ADC0809的工作原理11第3章系统硬件设计133.1振动部分设计133.1.1振动方式的选取133.1.2磁振动设计原则133.1.2设想与实物比较143.2电压控
6、制部分设计163.2.1电路原理图163.2.2整流、过滤电路173.2.3分频电路173.2.4单片机子系统193.2.5开关电路213.2.6电压控制部分实物图233.4本章小结23第4章系统软件设计244.1单片机程序语言概述244.2程序设计思路与步骤254.3部分重要程序的功能介绍274.4本章小结28第5章系统的调试与测试295.1单片机系统调试295.2ADC0809的调试315.3振动发电测试325.4整体电路测试335.5本章小结33第6章总结346.1结论与展望346.2感想和收获34致谢36参考文献37附录38附录一:单片机源程序38附录二：元件清单40摘要随
7、着我国经济的飞速发展，对电力资源的要求也越来越高了。但是电子产品的不断可便携化,还有一些特殊环境无法使用电线造成供电问题。因此它们的发展受到了一定影响针对这一原因，本论文提出了利用磁振动来发电，以供应设备上的电源问题。本系统通过振动来切割磁场，以产生感应电动势，然后通过整流和电压控制电路处理，最后能稳定的输出以便对蓄电池充电。系统可分为振动发电部分，整流、过滤部分，电压检测部分。振动发电部分将振动能转换为电能；整流、过滤部分是将振动转化的交流电转换为单向的直流电；电压
