基于人体运动发电的可穿戴设备供电系统的研究

发布时间：2024-06-05 01:02

　　可穿戴设备的出现与发展便利了人们的生活,与此同时,其电源的持续性供电亦成为其进一步发展的瓶颈。目前电池是可穿戴设备主要的电能来源,但须频繁更换电池或找电源接口充电,颇为不便,因此考虑如果能在对人体日常活动不产生消极影响的前提下,利用适当的装置收集能量,并以高效的微电源管理系统做辅助,那么就能够创建出基于人体运动的供电系统。鉴于目前的理论和技术,较有利用价值的基于人体自身的能量有:(1)人体运动能;(2)人体自身热能;(3)人体自身生物能及化学能。本文采用收集人体运动能的压电振动发电方式,具体来讲,首先,在结构设计方面,在AutoCAD和SolidWorks平台上绘制出各类装置的二维与三维的结构图,并用3D打印机制作出装置实物,然后将基于PVDF薄膜的压电振子固定到装置实物上。其次,在硬件设计方面,在电能转换系统一中设计了整流、滤波、稳压和超级电容储能电路,Buck电路,MSP430单片机控制锂离子电池充电电路以及USB接口对外供电电路;在电能转换系统二中,交直流变换部分和超级电容储能部分与系统一相同,不同点在于采用了集成的锂离子电池充电管理芯片TP4057,它采用线性方式充电。第三,在...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．４薄膜多孔的摩擦发电鞋垫??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｉｎ?ｆｉｌｍ?ｐｏｒｏｕｓ?ｆｒｉｃｔｉｏｎ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｉｎｓｏｌｅ??

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图１．２基于摩擦纳米发电机的混合细胞布绒织物??Ｆｉｇ．?１．２?Ｍｉｘｅｄ?ｃｅｌｌ?ｐｉｌｅ?ｆａｂｒｉｃ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｆｒｉｃｔｉｏｎ?ｎａｎｏ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ??

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图１．６穿戴式人体运动发电装置??Ｆｉｇ．?１．６?Ｗｅａｒａｂｌｅ?ｈｕｍａｎ?ｍｏｔｉｏｎ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ??

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图1.5早期的压电发电鞋垫

Ｆｉｇ．?１．５?Ｅａｒｌｙ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｉｎｓｏｌｅ??２０１４年Ｇａｂｒｉｅｌｅ?Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｅｌｌｉ等人提出了一种人体运动能量收集方案帮上部安置了一个小装置，通过感应人体运动的加速度［７］而发电，并能存储在电容器里面，....

本文编号：3989426