在偏远地区和恶劣环境中运用的许多机器、车辆和设备,如矿山钻孔、桥梁、铁轨等在运转过程中存在着丰厚的振荡能量,特别是在低频段。因此,振荡能量搜集在无线传感节点(实时监测,并定时将加速度信息无线发射至上位机,而根据冲突电的加速度计规划具有极端严重使用远景。因为
近来,西安交通大学微纳制作与测验技能国际协作联合实验室蒋庄德院士、赵立波教授课题组和新加坡国立大学Chengkuo Lee教授课题组协作提出了由新式混合压电发电机(PEG)和冲突纳米发电机(TENG)振荡模块组成的自供电无线传感节点(WSN),该作业以振荡机制结合了压电能量搜集和冲突电加速度传感。PEG与TENG磕碰时不只表现出宽频带振荡行为,并且经过施加轴向力具有调频才能,提高了振荡环境适应性。在1g加速度25 Hz下PEG谐振均匀输出功率为6.5 mW,经过倍压整流电路可点亮30盏串联LEDs。经过结构优化和简略的信号处理电路,该自供电TENG加速度计具有十分杰出的线性度、灵敏度。该WSN根据Arduino nano的MCU和Zigbee的RF构成,经过精简硬件和低占空比的低功耗规划,均匀功耗降至3.86 mW。根据TENG和PEG混合振荡机制,以PEG作为能量源,TENG作为自供电加速度传感单元,完成了WSN自主可继续自供电,并经过一个虚拟现实(VR)列车监控模仿,验证了自供电WSN在列车状况监控方面的可行性和恶劣环境下物联网使用的宽广远景。
该研究成果以“Self-sustained autonomous wireless sensing based on a hybridized TENG and PEG vibration mechanism”为题宣布在微纳动力范畴尖端期刊Nano Energy(影响因子16.602)上。论文榜首作者为机械工程学院博士生王路,西安交通大学为榜首作者单位兼通讯单位,机械学院赵立波教授和新加坡国立大学Chengkuo Lee教授为一起通讯作者。该项研究作业得到了国家重点研制方案、国家自然科学基金和新加坡国立大学Edge项目等赞助。