電磁式低頻振動(dòng)論文

1、吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書推 薦 學(xué) 校 北華大學(xué) 項(xiàng) 目 名 稱 基于stm32脈象檢測(cè)儀的設(shè)計(jì) 項(xiàng) 目 類 型 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目 所屬一級(jí)學(xué)科名稱電氣工程 所屬二級(jí)學(xué)科名稱 電力電子與電力傳動(dòng) 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 申 報(bào) 日 期 吉林省教育廳制二一四年三月項(xiàng)目名稱電磁式低頻振動(dòng)移動(dòng)電源設(shè)計(jì)項(xiàng)目類型（）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間起始時(shí)間：2014 年 6 月 完成時(shí)間： 2016 年 6 月申請(qǐng)人或申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)姓名年級(jí)學(xué)校所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-mail主持人張紹鵬12級(jí)北華大學(xué)電氣學(xué)院/電子信息工程15662130733166

2、3625827 姜鑫13級(jí)北華大學(xué)電氣學(xué)院/通信工程186299484702225057442 成 員馬超13級(jí)北華大學(xué)電氣學(xué)院/測(cè)控技術(shù)與儀器18629947685957992093 張愛金13級(jí)北華大學(xué)電氣學(xué)院/通信工程186432236351355895374 屈陽(yáng)13級(jí)北華大學(xué)電氣學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化18684320926952885914 指導(dǎo)教師姓名張玉欣研究方向智能檢測(cè)與信息優(yōu)化處理年齡35行政職務(wù)/專業(yè)技術(shù)職務(wù)講師主要成果科研項(xiàng)目：1. 人工免疫粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在變壓器故障診斷中的應(yīng)用研究，吉林省教育廳，20132016（在研），主持.2. 基于色譜分析法的變壓器在線監(jiān)測(cè)

3、及故障診斷研究，吉林省教育廳，20102012（完成），排名第4.3. 旋轉(zhuǎn)化工設(shè)備故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)，北華大學(xué)，2008.12（完成），排名第6.4. 基于指紋的考勤管理系統(tǒng)，北華大學(xué)，2008.4（完成），排名第4.5. 信息類專業(yè)應(yīng)用型本科課程體系的研究與實(shí)踐，北華大學(xué)，2009.9（完成），排名第4.論文：1. Application of stochastic resonance in digital image filtering，Advanced Materials Research，EI，2013.01，第一作者.2. Application of BP neural netw

4、ork based on immune particle swarm optimization for fault diagnosis of power transformer. Applied Mechanics and Materials，EI，2013.09，第一作者.3. A Real-time Two-dimensional Correlation Speed Measurement Based on Image，CMCE 2010，EI，2010.8，第一作者.4. 基于CMOS圖像傳感器的實(shí)時(shí)二維相關(guān)測(cè)速法，液晶與顯示，中文核心，2010.12，第一作者.5. 軸溫報(bào)警器檢測(cè)平臺(tái)

5、的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，制造業(yè)自動(dòng)化，中文核心，2010.8，第一作者.6. Research of VGA display for 2048 resolution power linear CCD based on SOPC，ICFIEA2010，201012，第一作者.7. 像移補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展與展望，中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2010.4.，第一作者.8. CDIO模式下高頻電子技術(shù)課程教學(xué)體系研究，科技信息，2012.3，第一作者.9. 基于單片機(jī)的城市污水處理系統(tǒng)研究，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)第十屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2008.4，第一作者.10. 概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在隧道變形位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，冶金自動(dòng)化，中文核心

6、，2012.8，第二作者.1、 項(xiàng)目實(shí)施的目的、意義 以往中醫(yī)的診療經(jīng)驗(yàn)和診斷理論主要建立在醫(yī)生個(gè)體的觀察與分析、感覺器官敏感性的差異和主觀因素的不同,嚴(yán)重影響了診斷信息的客觀性。國(guó)外脈診研究者利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了各種脈診研究工作, 描繪了脈搏波形, 分析了常見中醫(yī)脈象的基本特征, 取得了很好的進(jìn)展 。傳統(tǒng)的中醫(yī)脈診, 從信息提取的角度看, 是采用柔性感傳器裝置( 醫(yī)生的手指) , 通過(guò)阻尼系統(tǒng)( 病人的表皮及皮下組織) 對(duì)柔性管路( 病人橈動(dòng)脈)以及其中的脈動(dòng)液體流( 病人血流) 進(jìn)行復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)分析后, 經(jīng)醫(yī)生比較、綜合, 最后得到的脈診結(jié)論。事實(shí)上脈診是一套完整

7、的有機(jī)信息提取、處理和分析過(guò)程, 這也是目前中醫(yī)脈診客觀化遇到障礙的根本原因之一。而世界醫(yī)療水平的不斷進(jìn)步，中華5000年的醫(yī)史漸漸被看淡，中華醫(yī)學(xué)奧秘也漸漸被忽略，在這個(gè)醫(yī)療科技化的大背景下，中醫(yī)的生存變得越來(lái)越艱難，倡導(dǎo)中西醫(yī)結(jié)合的呼聲也越來(lái)越強(qiáng)烈，所以我們發(fā)展中醫(yī)儀器化變得迫在眉睫。我們利用先進(jìn)壓力傳感器、聲音傳感器、振動(dòng)傳感器多維脈診信息采集，再利用kalman濾波法進(jìn)行濾波融合處理系統(tǒng)框圖化的研究使得到的信號(hào)更細(xì)膩描述脈動(dòng)波形, 在符合傳統(tǒng)中醫(yī)脈診方法學(xué)的基礎(chǔ)上, 提取出更多、更科學(xué)、更直觀的信息, 通過(guò)更完善的信息分析現(xiàn)有的脈象圖進(jìn)行診斷,還能挖掘出脈動(dòng)的更多信息加快中醫(yī)發(fā)展，在與

8、中醫(yī)脈診實(shí)踐的相互印證中, 逐步實(shí)現(xiàn)中醫(yī)脈診的客觀化，輔助診病治病達(dá)到中西醫(yī)醫(yī)療結(jié)合，使診病、治病更快速更高效。二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容： (1) 脈象采集傳感器原理研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)壓力傳感器、聲音傳感器、振動(dòng)傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行形聲采集，通過(guò)濾波、放大電路輸出模擬信號(hào)傳遞給高位AD，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送給主控芯片stm32，然后通過(guò)軟件濾波kalman算法得到更高精度的數(shù)據(jù)，在液晶屏上顯示出脈象圖以及必要的文字說(shuō)明與分析。傳感器線性連接呈一條直線，大面積覆蓋，外圍采用氣囊式，在手腕放進(jìn)前氣囊疏松中間空間大，手腕放進(jìn)后氣囊收縮貼附在手腕表面，進(jìn)行測(cè)量。（2）模擬信號(hào)濾波、放

9、大的電路設(shè)計(jì)與AD采集采用高精度儀表放大器，采用差分放大抵御外界環(huán)境中電信號(hào)干擾，減少放大后的漂移，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分段放大，來(lái)增加放大倍數(shù)得到更高精度數(shù)據(jù)，再利用高位AD把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成高精度數(shù)字信號(hào)。（3）脈象波動(dòng)變化與正常值范圍 繪制出脈象波動(dòng)圖，提取出其中有用信息，通過(guò)中醫(yī)脈診 位、數(shù)、形、勢(shì)特征得以直觀和準(zhǔn)確的通過(guò)三維動(dòng)態(tài)圖形來(lái)表述, 結(jié)合后期的主控芯片自動(dòng)圖像處理技術(shù), 可以較準(zhǔn)確的得出浮、沉、數(shù)、遲、洪、細(xì)等重要的常見脈象相關(guān)數(shù)據(jù)。（4）系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)利用Matlab 仿真軟件中的PDE 工具箱對(duì)線圈和磁鐵的磁場(chǎng)隨振動(dòng)變化情況進(jìn)行仿真分析。利用Protel 和 Multisim(EWB)

10、電子仿真軟件對(duì)微電存儲(chǔ)電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。（5）系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件電路由放大電路、濾波電路、補(bǔ)償電路三部分組成，各電路經(jīng)實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)通過(guò)后，制作專用PCB電路版，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室儀器進(jìn)行檢測(cè)，分析各種參數(shù)、系數(shù)對(duì)輸出電壓的影響。并最終對(duì)功能、效果、精度等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和分析。擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：(1) 傳感器的選擇與安裝形狀 采用微振動(dòng)傳感器(2)多維信號(hào)采集與融合處理的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)裝置產(chǎn)生出的交流電最大化的存儲(chǔ),同時(shí)可串聯(lián)或并聯(lián)多塊電容達(dá)到升壓和增大儲(chǔ)能的效果，同時(shí)增加電流穩(wěn)定性、提高電路的儲(chǔ)能率。(3) 脈象圖坐標(biāo)建立應(yīng)用諧振變換技術(shù)、軟開關(guān)切換技術(shù)等，借助現(xiàn)代控制理論和方法，實(shí)現(xiàn)電能從靜止電源設(shè)備

11、向移動(dòng)設(shè)備的非接觸傳遞。三、項(xiàng)目研究與實(shí)施的基礎(chǔ)條件 1.學(xué)生基礎(chǔ)項(xiàng)目組學(xué)生包括信息、測(cè)控、通信、電氣四個(gè)專業(yè)，涵蓋了本項(xiàng)目所需的各領(lǐng)域，對(duì)項(xiàng)目的開展與實(shí)施奠定了良好的理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目組學(xué)生在自動(dòng)化技術(shù)吉林省大學(xué)生課外創(chuàng)新實(shí)踐基地（即電氣信息工程學(xué)院創(chuàng)新實(shí)踐基地）經(jīng)過(guò)近兩年的學(xué)習(xí)，對(duì)電子電路、微控制器、無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)積累了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目組成員對(duì)本項(xiàng)目的研發(fā)有著濃厚的興趣和積極性，完全具備完成本項(xiàng)目的能力。2.環(huán)境基礎(chǔ)項(xiàng)目組成員均為自動(dòng)化技術(shù)吉林省大學(xué)生課外創(chuàng)新實(shí)踐基地（即電氣信息工程學(xué)院創(chuàng)新實(shí)踐基地）成員，該基地硬件設(shè)施齊全，提供了良好的場(chǎng)地和設(shè)備，具有很好的研究條件。同時(shí)，電

12、氣學(xué)院的電力系統(tǒng)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、信息采集與處理實(shí)驗(yàn)室、通信實(shí)驗(yàn)室、測(cè)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)室均為開放式實(shí)驗(yàn)室，為本項(xiàng)目相關(guān)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)提供了良好的硬件支撐。3.教師基礎(chǔ)本項(xiàng)目的指導(dǎo)教師具有博士學(xué)位，目前承擔(dān)省級(jí)科研項(xiàng)目的主持工作。指導(dǎo)兩屆校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。2006年至今指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生100人左右。參與過(guò)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的指導(dǎo)工作。具有項(xiàng)目實(shí)施、論文撰寫的指導(dǎo)能力。 裝置性能產(chǎn)生一定影響。底座起定位作用,與線圈支架一起卡死前、后、左、右銜鐵，除此之外,整體裝置還包括鋁質(zhì)蓋子和外殼。外殼內(nèi)壁有4條周向各寬60°的對(duì)稱軸。該結(jié)構(gòu)一方面作為振子上下運(yùn)動(dòng)的軌道,限制振子運(yùn)動(dòng)范圍，防止其卡入前、后、左、

13、右磁軛的齒間；另一方面也用于前、后、左、右磁軛,底座和線圈支架的徑向定位,防止其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈支架的中間部分稱為中心鐵芯,能纏繞漆包線形成線圈。2、振動(dòng)能量收集裝置的工作原理:1)永磁體下面的下銜鐵與左右磁軛的齒頂相對(duì)時(shí),該下銜鐵與前后磁軛的齒底相對(duì),永磁體上面的上銜鐵與前后磁軛齒頂相對(duì)且與左右磁軛的齒底相對(duì)。由于軟磁材料傳遞磁力線的特性,磁力線由永磁體的N極發(fā)出,先后經(jīng)過(guò)永磁體上面的上銜鐵、氣隙、前后磁軛、頂軛、左右磁軛、氣隙和永磁體下面的下銜鐵回到永磁體的S極,形成閉合回路。2)振子向上振動(dòng),當(dāng)永磁體下面的下銜鐵與左右磁軛的齒頂?shù)南鄬?duì)面積大于與齒底的相對(duì)面積時(shí),磁力線從永磁體的N極發(fā)出,經(jīng)

14、過(guò)上銜鐵后,大部分磁力線經(jīng)過(guò)氣隙向前后磁軛走,再經(jīng)過(guò)頂軛、左右磁軛、氣隙、下銜鐵,回到永磁體的S極,但也有磁力線經(jīng)上銜鐵、氣隙、四片磁軛、氣隙、下銜鐵,回到永磁體的S極。與情形1)相比,通過(guò)線圈支架的磁通減少了。3)振子繼續(xù)向上繼續(xù)振動(dòng),當(dāng)永磁體下面的下銜鐵和左右磁軛的齒頂相對(duì)的面積跟與齒底相對(duì)的面積相等時(shí),磁力線從永磁體的N極發(fā)出,傳向上銜鐵,再經(jīng)過(guò)氣隙分別傳向四片磁軛,由于左右對(duì)稱性,磁力線向上走的部分相互抵消,即磁軛上面中軸上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0。四片磁軛各自向下走的磁力線,分別經(jīng)過(guò)磁軛和氣隙傳到下銜鐵,再回到永磁體的S極。4)振子繼續(xù)向上振動(dòng),當(dāng)永磁體下面的下銜鐵和左右磁軛的齒頂?shù)南鄬?duì)面積

15、比齒底相對(duì)面積小時(shí)。磁力線從永磁體的N極發(fā)出,大部分磁通經(jīng)上銜鐵、氣隙、四片磁軛、氣隙、下銜鐵,回到永磁體的S極。另有一部分磁通經(jīng)過(guò)上銜鐵、氣隙、左右磁軛、頂軛、前后磁軛、氣隙、下銜鐵,回到永磁體的S極。與情形2)相比通過(guò)線圈支架的磁通方向相反。5)振子繼續(xù)向上振動(dòng),當(dāng)永磁體下面的下銜鐵和左右磁軛的齒底對(duì)齊時(shí),磁力線由永磁體的N極發(fā)出,先后經(jīng)過(guò)永磁體上面的上銜鐵、氣隙、左右磁軛、頂軛、前后磁軛、氣隙和永磁體下面的下銜鐵回到永磁體的S極,形成閉合回路。此時(shí)的磁力線走勢(shì)跟情形1)正好相反。3、振動(dòng)能量采集部分磁性材料的選擇：本裝置形成了閉合磁路,依靠軟磁材料制成的磁軛和線圈支架來(lái)傳遞磁力線,軟磁材

16、料的磁傳導(dǎo)能力決定了裝置的性能。提高磁軛和線圈支架的導(dǎo)磁能力能使較多磁力線按著裝置設(shè)計(jì)的磁路傳遞進(jìn)而提高裝置效率;而在一定范圍內(nèi)提高永磁體性能,則能有效提高線圈的磁鏈,在同一振動(dòng)頻率下能有效提高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因此磁性材料的選擇至關(guān)重要。在相同體積下,稀土永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大,因此常常成為振動(dòng)能量裝置的首選,同時(shí)由于它的矯頑力比較高,不會(huì)因?yàn)檠b置的振動(dòng)而退磁。因此,本裝置選用稀土永磁體作為其材料,確定以NdFe35作為永磁材料。軟磁材料的矯頑力與永磁材料的矯頑力類似,矯頑力越大,材料的磁化難度越大,本裝置中的磁輒和線圈支架起著傳導(dǎo)磁力線的作用, 且傳遞方向不斷改變, 宜選用低矯頑力的材料。4、振動(dòng)

17、能量采集部分磁感線圈的設(shè)計(jì)：電感線圈分為初級(jí)繞組和次級(jí)繞組。初級(jí)線圈輸出的電能由后續(xù)電路中電感進(jìn)行存儲(chǔ)；次級(jí)線圈輸出的電能為電路芯片提供能量，初級(jí)線圈匝數(shù)是次級(jí)匝數(shù)的十倍。線圈匝數(shù)的設(shè)計(jì)，需要考慮后續(xù)電路中芯片所需電壓的大小。線圈電感量的大小，主要取決于線圈匝數(shù)、幾何形狀，以及線圈結(jié)構(gòu)尺寸，如繞組長(zhǎng)度、直徑、厚度等。其次，若線圈內(nèi)部有屏蔽，以及磁芯等，則線圈電感量將發(fā)生改變。線圈匝數(shù)越多，產(chǎn)電能力就越強(qiáng)，但同時(shí)線圈本身引入的電阻也越多。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合外界振動(dòng)頻率和后續(xù)電路的各個(gè)參數(shù)要求來(lái)設(shè)計(jì)。5、振動(dòng)能量采集裝置的優(yōu)點(diǎn):1）注重構(gòu)成閉合磁路使得裝置可高效地利用磁能，能量轉(zhuǎn)換率得到大幅提

18、高；2）針對(duì)低頻振動(dòng)的條件限制，設(shè)計(jì)了多齒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致振子在一次振動(dòng)中磁場(chǎng)可產(chǎn)生多次交變，大大提高了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和發(fā)電功率；3）磁軛多齒結(jié)構(gòu)形成的磁場(chǎng)限制了振子運(yùn)動(dòng)范圍，無(wú)需安裝專門的彈簧或永磁體進(jìn)行限位,保護(hù)振子免受撞擊,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和組裝。二、 電能管理設(shè)計(jì)從微型振動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能能夠有效的存儲(chǔ)并且使其輸出功率效率最大化,需要對(duì)微型發(fā)電機(jī)輸出通過(guò)電路進(jìn)行功率調(diào)節(jié),不管是磁電式微型振動(dòng)發(fā)電機(jī)、靜電式微型振動(dòng)發(fā)電機(jī)還是壓電式微型振動(dòng)發(fā)電機(jī),它們從環(huán)境中將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能都是微小電能，并且還是一個(gè)隨環(huán)境隨機(jī)變化的電能。有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出為零的情況。因此,發(fā)電機(jī)的輸出電能不能直接給外部供電,要使

19、轉(zhuǎn)換得到的電能能夠自行保持，就需要對(duì)功能電路進(jìn)行研究,這個(gè)功能電路不僅能夠保持輸出電壓,還要能夠存儲(chǔ)電能,因此設(shè)計(jì)了一個(gè)不需外加輔助電源的電能提取電路。此電路從振動(dòng)環(huán)境中收集能量,是一種低功耗的電源接口電路,此接口電路能使振動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)揮更大效率。電路包括:電能整流模塊、升壓儲(chǔ)能模塊、升壓模塊、穩(wěn)壓模塊和電量監(jiān)控模塊，其框圖如圖3。圖3 電能管理結(jié)構(gòu)框圖1、整流、濾波電路：全波整流電路可以把全波輸出，正負(fù)半波都有電壓輸出,輸出脈動(dòng)幅度會(huì)大大降低,提高了整流效率。全波整流是由中心抽頭的變壓器、兩個(gè)二極管組成的, 這樣輸入的每半周導(dǎo)通一個(gè)二極管,使得在輸入的正負(fù)半周都有輸出。而且兩個(gè)二極管導(dǎo)通后流

20、過(guò)負(fù)載的同一方向的電流。其中橋式整流電路是典型的全波整流電路,橋式整流電路是用四個(gè)二極管接成電橋形式,使在正負(fù)半周負(fù)載均有同方向的全波脈動(dòng)電流流過(guò)。整流電路輸出電壓是脈動(dòng)的,含有較大的脈動(dòng)成分。因此必須經(jīng)過(guò)濾波,濾掉脈動(dòng)成分,使輸出電壓趨于平滑,接近理想的直流電壓。由上圖可以看出電壓整流和濾波之后,輸出波形變得平滑。電能管理部分整流、濾波電路圖如圖4。圖 4 整流、濾波電路2、升壓、儲(chǔ)能：振動(dòng)能量采集裝置產(chǎn)生的電能相對(duì)較小，難以直接為大部分電路提供驅(qū)動(dòng)能量。因此，必須積累產(chǎn)生的電量。收集電磁式振動(dòng)產(chǎn)生電能的方法主要有兩種：一是通過(guò)電容/電感收集并儲(chǔ)存產(chǎn)生的能量；二是利用可重復(fù)充電的電池收集儲(chǔ)存

21、電量。電感儲(chǔ)能多用于大型電力設(shè)備，不適合為微型發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能。電容器有一般電容器和超級(jí)電容器兩種。一般電容器能量密度小，儲(chǔ)能時(shí)間短，因此不適合做儲(chǔ)能元件。而超級(jí)電容器具有法拉級(jí)的超大電容量，能量密度高，漏電流非常小，放電功率比鋰電池高出近十倍，壽命長(zhǎng)，是非常理想的大功率儲(chǔ)能元件。升壓部分為超級(jí)電容，為更好的存儲(chǔ)電壓和電能做了充分的保障。3、穩(wěn)壓:微型發(fā)電機(jī)的輸出電壓或者負(fù)載電流變化導(dǎo)致整流濾波輸出的直流電壓也會(huì)發(fā)生變化,對(duì)于微電機(jī)系統(tǒng)是不容許的,所以要釆用穩(wěn)壓電路來(lái)穩(wěn)定負(fù)載上的電壓。由于多數(shù)數(shù)碼電子產(chǎn)品都需穩(wěn)定的直流電壓,所以儲(chǔ)能電容器不能給負(fù)載電路直接供電,要將電容中釆集到的電量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流

22、電,才能將穩(wěn)壓模塊輸出的電量送入目標(biāo)系統(tǒng),并喚醒目標(biāo)系統(tǒng)工作；另一方面,要求電源管理電路自身消耗的功耗要極低,這樣才能提高發(fā)電機(jī)的電能利用效率。基于以上考慮,采用DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)連接儲(chǔ)能器和負(fù)載電路,將直流電壓調(diào)整為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)所需要的穩(wěn)定值,當(dāng)儲(chǔ)能電容器的電壓在動(dòng)態(tài)變化時(shí),電路依然可以向各負(fù)載提供穩(wěn)定的電能。三、電能輸出部分設(shè)計(jì)電能輸出對(duì)電磁式低頻振動(dòng)發(fā)電式移動(dòng)電源有著重要的作用，對(duì)于電能的輸出擬采用通用USB接口數(shù)據(jù)總線傳輸和無(wú)線傳輸這兩種電能傳輸方式。電能傳輸框圖如圖5所示。圖5 電能傳輸示意圖1、通用USB接口數(shù)據(jù)總線傳輸電能的選擇：隨著各種數(shù)碼設(shè)備的大量普及，數(shù)碼相機(jī)、MP3、手機(jī)等設(shè)備接踵而至，我們周圍的USB設(shè)備越來(lái)越多。這些設(shè)備使用USB接口數(shù)據(jù)總線傳輸電能已成為一種普遍現(xiàn)象。2、無(wú)線電能傳輸：無(wú)線充電技術(shù)，源于無(wú)線電力輸送技術(shù)，其工作原理利用的是電磁爐原理，當(dāng)電流通過(guò)線圈之后，便會(huì)產(chǎn)生出磁場(chǎng)；而產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)形成電壓，有了電壓之后便會(huì)產(chǎn)生電流，有了電流便可以充電，所以本項(xiàng)目大膽的提出電磁式低頻振動(dòng)發(fā)電產(chǎn)生的電能進(jìn)行無(wú)線傳輸，即將電磁式低頻振動(dòng)移動(dòng)電源內(nèi)的電能經(jīng)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送電能，充電設(shè)備（接收端）透過(guò)無(wú)線感應(yīng)的方式取得電能而進(jìn)行充電。這樣避免插頭之間的插拔，可以消除電火花的產(chǎn)生，電氣的可靠性和安全性得到了極大的提高；而供電系統(tǒng)和能量拾取機(jī)構(gòu)的完