能量采集器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-08
能量采集器的視頻教程
添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（免費(fèi)） 【已結(jié)束】 直播時(shí)間：5月18日 14:00 適用人群：汽車、軌道交通、風(fēng)機(jī)、土木工程等行業(yè)，從事產(chǎn)品測(cè)試、大型結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和維護(hù)的從業(yè)人員，相關(guān)測(cè)試設(shè)備從業(yè)人員，以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和院校師生等。
免費(fèi) 59分鐘 116播放
查看
能量采集器的實(shí)例教程
自供能心臟起搏器設(shè)計(jì)圖
心臟起搏器是一種臨床上最為常見的輔助心功能的植入式醫(yī)療電子治療器件，通過(guò)脈沖發(fā)生器發(fā)放由電池提供能量的電脈沖，通過(guò)導(dǎo)線電極的傳導(dǎo)，刺激電極所接觸的心肌，使心臟激動(dòng)和收縮，從而達(dá)到治療由于某些心律失常、心力不足等所致的心臟功能障礙的目的。值得注意的是，所有的這些植入式心臟起搏器都是帶有一塊內(nèi)置電池，目前主要采用高能量密度的鋰離子電池作為能量的供應(yīng)來(lái)源。然而，由于內(nèi)置電池所存儲(chǔ)的電量是固定的，起搏器的使用壽命也必然是有限，一般5-12年，周期性地進(jìn)行起搏器更換手術(shù)是起搏器植入患者目前無(wú)法避免的，這種周期性更換術(shù)大大增加了高發(fā)病率患者的健康風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)給患者帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，甚至增加了潛在的死亡率。另外，為了保障起搏器有足夠的能量維持正常的使用壽命，起搏器在功能完善和小型化等方面的發(fā)展也受到了極大制約。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，能源供給成為起搏器壽命的直接因素，也是發(fā)展到今天所面臨的最大限制性因素。通過(guò)能量采集技術(shù)轉(zhuǎn)化體內(nèi)本身豐富的生物化學(xué)能、機(jī)械能等為起搏器供能成為一種醫(yī)療器件可持續(xù)供能的重要解決方案而得到廣泛研究。無(wú)電池的自供能心臟起搏器也成為心臟起搏器重要發(fā)展趨勢(shì)。
入式能量采集器供能于心臟起搏器
該研究基于塊體壓電陶瓷的高性能壓電效應(yīng)，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)對(duì)塊體壓電陶瓷材料進(jìn)行厚度方向上的微尺度加工控制，使得脆性的壓電陶瓷在薄膜化后能很好的適應(yīng)襯底的柔性變形，并保持著塊體的高性能壓電系數(shù)，進(jìn)而為制備高輸出性能的植入式壓電能量采集器提供了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)。再利用彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的壓電能量采集器轉(zhuǎn)化心臟跳動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能為心臟起搏器可利用的電能。本課題組和第二軍醫(yī)大學(xué)合作將研制的囊狀結(jié)構(gòu)柔性壓電能量采集器植入到豬的體內(nèi)，目前實(shí)現(xiàn)了輸出電流15 μA，相比之前報(bào)道提高8.5倍，使得這一輸出滿足心臟起搏器的功能需求。
展開 摘 要：針對(duì)目前無(wú)線傳感器風(fēng)能采集效率低和傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤算法(MPPT)不適用于微型系統(tǒng)的現(xiàn)狀,提出一種基于電阻仿真的無(wú)線傳感器風(fēng)能采集方法。重點(diǎn)研究了電阻仿真技術(shù),通過(guò)負(fù)載阻抗來(lái)模擬風(fēng)機(jī)的源阻抗,使得電源和負(fù)載之間能夠達(dá)到良好的阻抗匹配,保證在任何運(yùn)行風(fēng)速下采集到的功率都是最大值,從而達(dá)到提高無(wú)線傳感器風(fēng)能采集效率、延長(zhǎng)其工作壽命的目的。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法的有效性。
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);風(fēng)能采集;電阻仿真;最大功率點(diǎn)跟蹤;
0 引言
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一種基于無(wú)線射頻通信技術(shù)的多跳自組網(wǎng)絡(luò),由部署在監(jiān)測(cè)空間內(nèi)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成,在電力系統(tǒng)中多應(yīng)用于智能電網(wǎng)技術(shù)[1,2,3,4]。然而,傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)方式限制了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用與深度拓展,節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的首要問(wèn)題。隨著環(huán)境能量收集技術(shù)的研究與發(fā)展,自供電無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)可以在很大程度上緩解能量瓶頸并改善網(wǎng)絡(luò)性能[3,4,5,6,7]。文獻(xiàn)[5,6]提出利用傳感器所處環(huán)境的風(fēng)能和太陽(yáng)能來(lái)為傳感器持續(xù)供電,卻忽略了能量采集的效率問(wèn)題。文獻(xiàn)[7]提出利用風(fēng)致振動(dòng)的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)傳感器運(yùn)行,但復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的能量損失和設(shè)備的穩(wěn)定性問(wèn)題有待考證。對(duì)于一個(gè)微型風(fēng)能采集系統(tǒng),由于采集到的電功率通常非常低,且受到微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的制約。因此,最主要的問(wèn)題是開發(fā)一種高效的功率變換器及與電子電路相關(guān)并包含最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法的微驅(qū)動(dòng),用于跟蹤和保持微型風(fēng)機(jī)的最大輸出功率以維持無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)在不同工況下的運(yùn)行。而傳統(tǒng)的MPPT技術(shù)因其復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)導(dǎo)致耗能過(guò)高,并不適用于微型風(fēng)能采集系統(tǒng)。
展開 來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的學(xué)者介紹了一種完全柔軟和可伸縮(>400%應(yīng)變)的能量采集器，該采集器基于可變面積雙電層電容器(≈40μF cm?2)。機(jī)械地改變EDL面積，從而改變電容，破壞平衡，并產(chǎn)生通過(guò)外部電路的電荷運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。現(xiàn)有的EDL電容器通過(guò)抑制剛性電極之間的水滴來(lái)改變接觸面積。相反，在這里，收割機(jī)由包裹在水凝膠中的液態(tài)金屬電極組成。用≈25%的應(yīng)變使器件變形產(chǎn)生功率密度≈0.5 mW m?2。這種非傳統(tǒng)的方法很有吸引力，因?yàn)椋?1)它不需要外部電源來(lái)提供電荷；(2)電極本身可以變形；(3)它可以在各種變形模式下工作，例如擠壓、拉伸、彎曲和扭曲。這種收集器在水下作業(yè)的獨(dú)特能力顯示出在接觸汗水、水下傳感和藍(lán)色能源采集的可穿戴設(shè)備中有很好的應(yīng)用前景。相關(guān)文章以“A Soft Variable-Area Electrical-Double-Layer Energy Harvester”標(biāo)題發(fā)表在Advanced Materials。
展開 作為多功能傳感器，還要滿足高拉伸性、高靈敏度、寬感應(yīng)范圍以及快速響應(yīng)的要求。目前，多種柔性可拉伸的電子皮膚已經(jīng)被成功開發(fā)出來(lái)，能夠測(cè)量人類活動(dòng)所產(chǎn)生的電信號(hào)。這些傳感器是基于諸如壓電性、電容以及壓阻效應(yīng)等不同機(jī)理。摩擦納米發(fā)電機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)能量富集和自供電的傳感技術(shù)，將其與電子皮膚相結(jié)合有望為下一代可穿戴電子產(chǎn)品、個(gè)性化醫(yī)療以及人機(jī)界面等領(lǐng)域帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林教授課題組開發(fā)了一種簡(jiǎn)單、低成本的方法制備可拉伸的摩擦納米發(fā)電機(jī)的方法，其可以用作多功能電子皮膚，并實(shí)現(xiàn)了生物力學(xué)能量的采集以及多種機(jī)械刺激的感知。通過(guò)在硅橡膠彈性體中嵌入連續(xù)的“鏈?zhǔn)健睎艡跔罱诲e(cuò)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，賦予了該種電子皮膚以良好的透明性和拉伸性、高壓敏感性以及優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。研究表明，該摩擦納米發(fā)電機(jī)能夠點(diǎn)亮高達(dá)170個(gè)LED，而且其作為多功能傳感器能夠監(jiān)測(cè)人的諸如動(dòng)脈脈沖和聲音振動(dòng)等生理信號(hào)。該成果以題為"A Stretchable Yarn Embedded Triboelectric Nanogenerator as Electronic Skin for Biomechanical Energy Harvesting and Multifunctional Pressure Sensing"發(fā)表在Advanced Materials上。
展開 論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-21086-7
研究結(jié)果表明，基于DPV的電子捕獲檢測(cè)器隨著光強(qiáng)的變化表現(xiàn)出透明的深藍(lán)顏色，而基于MPV的電子捕獲檢測(cè)器根據(jù)光強(qiáng)表現(xiàn)出透明的藍(lán)品紅顏色。實(shí)現(xiàn)了高光學(xué)對(duì)比度、優(yōu)異的光敏性和優(yōu)異的穩(wěn)定性。此外，能量收集、存儲(chǔ)和光調(diào)節(jié)可以敏感地改變對(duì)周圍光的實(shí)時(shí)響應(yīng)。當(dāng)陽(yáng)光較強(qiáng)時(shí)，PSC收集的能量較多，使EC進(jìn)入暗狀態(tài)，EC允許較少的太陽(yáng)輻射進(jìn)入建筑物，因此室內(nèi)的人在弱光下比室外更舒適；另一方面，當(dāng)陽(yáng)光較弱時(shí)，PSC收集的能量較少，使EC進(jìn)入相對(duì)明亮的狀態(tài)，EC可以允許更多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入建筑物，這樣室內(nèi)的人在更明亮的光線下會(huì)感到更舒適。此外，研究人員還可以通過(guò)ECDs的顏色和色度來(lái)評(píng)估光密度和存儲(chǔ)功率，儲(chǔ)存的電能成功地為L(zhǎng)ED提供了電源。這些結(jié)果表明，PSC供電的ECD在全天候智能窗簾和高級(jí)電子顯示器上有著巨大的應(yīng)用潛力。然而，考慮到DPV和MPV的潛在毒性，PSC驅(qū)動(dòng)的ECD在現(xiàn)代建筑和汽車中的應(yīng)用需要嚴(yán)格的密封工作。
研究人員為了開發(fā)長(zhǎng)期穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)可調(diào)和多色的智能電子捕獲檢測(cè)器，合成了兩種包含MOV和DPV的單炔基取代紫精，合成路線如圖1所示。引入的炔基將與缺電子類建立供體-受體相互作用，甚至包括由著名的Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)和最近報(bào)道的可見光誘導(dǎo)的自由基炔基遷移反應(yīng)激發(fā)的自由基。
圖1 MPV和DPV的合成路線。
作為概念證明，凝膠型ECD與PSC集成在一起，用于自動(dòng)調(diào)光。PSC因其光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、裝配技術(shù)成熟而被選為能量采集器和光探測(cè)器。組合裝置的工作原理圖如圖2所示。
展開 
能量采集器的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
能量采集器的最新內(nèi)容
隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的迭代升級(jí)，商用車ADAS的研發(fā)進(jìn)程已成為行業(yè)焦點(diǎn)。近期，在和眾多商用車ADAS研發(fā)客戶的溝通過(guò)程中，我們觀察到了一些被頻繁提到的客戶需求和場(chǎng)景痛點(diǎn)，針對(duì)于此，本文為該類客戶量身定制了一套高性能商用車ADAS多傳感器數(shù)據(jù)采集方案。
本文將從客戶的實(shí)際痛點(diǎn)出發(fā)，詳細(xì)拆解如何在復(fù)雜工況、多車型適配等需求下，實(shí)現(xiàn)高精度、多傳感器的數(shù)據(jù)融合與采集。
一、客戶需求與場(chǎng)景痛點(diǎn)
不同于乘用車
01 引言
目前，ADAS技術(shù)正經(jīng)歷從“功能驗(yàn)證”到“場(chǎng)景攻堅(jiān)”的關(guān)鍵階段。每一次極端天氣下的緊急制動(dòng)，每一段復(fù)雜路況中的精準(zhǔn)識(shí)別，本質(zhì)都在拷問(wèn)算法對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的適應(yīng)力。在開發(fā)場(chǎng)景中，測(cè)試車輛采集的惡劣工況數(shù)據(jù)可以有效提升算法的真實(shí)場(chǎng)景適配能力。比如強(qiáng)化算法抗干擾能力、泛化能力、支撐邊緣案例覆蓋并降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
然而，圍繞“數(shù)據(jù)能否有效支撐算法訓(xùn)練”這一核心目標(biāo)，惡劣工況下ADAS數(shù)據(jù)采集方案常面臨一些挑戰(zhàn)
在海洋監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，基于無(wú)人艇能夠?qū)崿F(xiàn)高效、實(shí)時(shí)、自動(dòng)化的海洋數(shù)據(jù)采集，從而為海洋環(huán)境保護(hù)、資源開發(fā)等提供有力支持。其中，無(wú)人艇的控制算法訓(xùn)練往往需要大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持。然而，海洋數(shù)據(jù)采集也面臨數(shù)據(jù)噪聲和誤差、數(shù)據(jù)融合與協(xié)同和復(fù)雜海洋環(huán)境適應(yīng)等諸多挑戰(zhàn)，制約著無(wú)人艇技術(shù)的發(fā)展。
針對(duì)這些挑戰(zhàn)，我們探索并推出一套基于多傳感器融合的海洋數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠高效地采集和處理海洋環(huán)境中的多維度數(shù)據(jù)，為無(wú)人艇的自主航行和控制算法訓(xùn)練提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們需要從僅依賴電池驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)WSNs轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)真正自主和可持續(xù)的能量采集無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSN)[8]。對(duì)于EH-WSN來(lái)說(shuō),傳感器節(jié)點(diǎn)與某種形式的能量采集機(jī)制結(jié)合在一起,它可以直接從周圍環(huán)境中采集風(fēng)、光、振動(dòng)等能量,用于給傳感器節(jié)點(diǎn)上的機(jī)載電池/超級(jí)電容器充電。
培訓(xùn)內(nèi)容
在本次演講課程中，我們將介紹：
HBK光纖產(chǎn)品——新一代光纖信號(hào)解調(diào)儀
HBK經(jīng)典數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的性能特點(diǎn)
光學(xué)和電學(xué)混合信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的學(xué)者介紹了一種完全柔軟和可伸縮(>400%應(yīng)變)的能量采集器，該采集器基于可變面積雙電層電容器(≈40μF cm?2)。機(jī)械地改變EDL面積，從而改變電容，破壞平衡，并產(chǎn)生通過(guò)外部電路的電荷運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。現(xiàn)有的EDL電容器通過(guò)抑制剛性電極之間的水滴來(lái)改變接觸面積。相反，在這里，收割機(jī)由包裹在水凝膠中的液態(tài)金屬電極組成。
隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率提升，還有大功率充電的需求增加，電動(dòng)汽車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)電流的測(cè)量也越來(lái)越多的使用到了電流Shunt模塊，特別是在母線的電流測(cè)量上面。
我之前寫過(guò)比亞迪和奧迪的兩個(gè)電池管理系統(tǒng)，今天的文章是想把它們兩家的電壓和電流采集傳感器拿出來(lái)，做一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分析和對(duì)比。有關(guān)芯片層面解讀是第一步，感興趣的朋友可以繼續(xù)深挖。
一、奧迪的電流電壓采集器的設(shè)計(jì)
奧迪的電流和電壓的采集器是整合到一起的
在過(guò)去的20年里，柔性電子產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到提供成熟的低成本、薄的、柔性和兼容的設(shè)備，包括傳感器、存儲(chǔ)器、電池、發(fā)光二極管、能量采集器、近場(chǎng)通信/射頻識(shí)別和打印電路，如天線。這些是構(gòu)建任何智能集成電子設(shè)備的基本電子元件。缺失的部分是柔性微處理器，目前還不存在可行的柔性微處理器的主要原因是，為了執(zhí)行有意義的計(jì)算，需要將相對(duì)大量的TFT集成在柔性襯底上，這在以前的TFT技術(shù)中是不可能的。
課程主題：SoMat XR 堅(jiān)固型數(shù)據(jù)采集器在工程中的應(yīng)用
PSC因其光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低、裝配技術(shù)成熟而被選為能量采集器和光探測(cè)器。組合裝置的工作原理圖如圖2所示。PSC供電的ECD可以根據(jù)周圍的太陽(yáng)光強(qiáng)度實(shí)時(shí)自動(dòng)改變顏色，充電后的ECD可以作為ECS（電致變色超級(jí)電容器）提供其他能耗顯示。
圖2 PSCs供電的ECS器件結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。
