嵌入式系统自供电技术方案设计

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1、第12卷第4期重庆科技学院学报（自然科学版）2010年8月嵌入式系统自供电技术方案设计王琦姚爱琴(中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室，太原030051)摘要：电池、感应供电装置往往作为动态参数测试中测试设备的电源，但电池容量有限，且测试装置安装空间受限，为此提出一种嵌入式系统自供电技术设计方案。相对于其他测试装置其发电装置（电磁发电装置、静电发电装置），基于压电发电的嵌入式装置具有结构简单、不发热、无电磁干扰和易于实现微小化等优点，可以实现测试装置自供电。关键词：动态参数；压电发电；能量转

2、换；嵌入式中图分类号：TM774文献标志码：B文章编号：1673-1980(2010)04-0121-03人体运动可以产生大量能量，大型机械设备运置产生的电量两方面入手,设计一种应用于旋转轴动、震动部件产生大量动能。这些动能都能转化成参数动态测试的能量转换系统,并尝试利用其为测可以利用的能源，为小型电子设备、机械设备测试长试电路供电。期实时供电，实现完全的无污染自然能发电。FIA有能量转换系统由压电发电装置和存储与控制电意实施新的F1规则，主要目的是减少赛车对环境路组成，压电振子在外界冲击力作用下

3、产生形变从的影响，并降低成本，使赛车技术对现实世界更有价而输出电荷,其每次变形所产生的电荷经过存储与值。其中一项要求就是将减速能量存下来用于加速，控制电路的调整,可在存储与控制电路两端输出稳使出弯后加速更为凌厉，或者“尾随—甩出—超车”定的电压值,并可根据负载的供电要求来调整输出式的进攻更容易得手。现在，第一个商业化的产品电压值的大小,图1为该系统的工作原理简图。当满已在开发中，Xtrac获得了Torotrak的专利授权，将足条件σ<σpzt(1)，σ<σPZT时,压电振子才可以在陶瓷利用后者的圆

4、环曲面传动方案，开发高效、紧凑、速材料强度极限内正常工作。其中，σpzt为压电陶瓷材比连续可变的传动装置，从而在F1赛车上可实现料的许用应力，σ为压电振子的许用应力，σPZT为压机械损耗动能转化为可利用能源的设想。或许不久电振子的拉应力。的将来，该产品会用于普通道路车辆。Fi目前，有关利用压电陶瓷发电与能量存储技术存储的研究在美国、荷兰、西班牙等许多国家已相继开控制负载始，但国内对这方面的研究还处于起步阶段。其中，吉林大学链传动研究所对压电发电技术的基础研究电路有了一定的理论基础。在国内，较少有关

5、于压电发电技术实际应用方面的报道。国外对压电发电技术的研究相对较早，技术比较成熟，所研究的压电发电图1能量转换系统原理图机大多属于人力发电机。在此，笔者设计一种嵌入1.1压电发电装置设计式系统自供电技术，以供参考。压电振子在压电发电装置中起着将机械能转化成电能的作用，其自身的发电性能直接影响压电发1项目主要研究方案和工艺路线电装置的供电能力，因此对压电发电装置的设计主拟从设计压电发电装置和储存积累压电发电装要就是对压电振子进行设计。影响压电发电装置输收稿日期：2009-11-01作者简介：王琦(1

6、982-)，女，山西晋中人，中北大学测试计量技术及仪器专业硕士研究生，研究方向为动态测试和智能仪器。·121·王琦，姚爱琴：嵌入式系统自供电技术方案设计出功率的主要因素包括:压电振子的结构参数、支承2本项目的特色与创新之处方式、激振力以及外接负载等。其中,压电振子的结目前，大多数微功率电子产品仍采用电池供电，构参数是指压电晶片与金属基板的厚度比值α和如各种随身听、MP3、儿童玩具以及家用电器的遥控压电晶片与金属基板的直径比值β。在设计压电发器等。它们的能量来源都是电池。电池里包含汞、铅、电装置前需

7、要对影响压电振子发电性能的因素进行镉等多种有害物质。所以，研究新型、环保的能源装试验分析，通过试验取得优化的结构参数和工作方置来代替传统的电池势在必行。案,从而设计压电发电装置。分别讨论结构参数、支这种装置是能够从车辆本身获得能量的装置。将承方式、激振力及外接负载对压电振子输出功率的来只需把该装置作为车辆动态参数测试装置的电源，影响。车辆运转就能进行充电。该装置体积小，便于安装，一1.2存储与控制电路设计次性安装长期使用，节约空间、能源，适合车辆狭小空由于压电发电装置产生的电能有限，无法满间内动态

8、参数测试。也可以为MP3播放器和手机等电足大部分电子器件的供电要求，因此通过设计存子用品以及监控系统之类的医疗设备进行充电。储与控制电路(见图2)将很好地解决这个难题。与直接利用电容存储电能的传统方法相比,本方案3结论设计的存储与控制电路具有电压输出持续时间通过本方案，可实现利用压电材料收集车辆能长、电压值稳定等特点。存储与控制电路由整流存量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池储电路、能量检测电路和恒压电路三部分组成,其或自动为电池充电的目的,提高压电发电装置在有工作原理为: