Журнал электротехники и электронных технологий

Обзор широкополосных электромагнитных коллекторов энергии на основе вибрации

Хамид Хан

Вибрационные электромагнитные харвестеры энергии (VEMEH) для питания беспроводных сенсорных узлов (WSN) и маломощных устройств имеют огромный исследовательский интерес как альтернативный источник питания. Одним из основных ограничений применения этих харвестеров в качестве замены аккумуляторным системам является их зависимость от ограниченного диапазона рабочих частот. В этой статье освещаются текущие достижения в области широкополосных VEMEH. Все такие VEMEH были изучены и описаны на основе их диапазона рабочих частот, полосы пропускания частот, общего объема, выходного напряжения, значения доступной выходной мощности, плотности мощности и уровня вибраций, которым подвергаются эти харвестеры. Кроме того, описанные VEMEH классифицируются на основе их рабочего механизма, т. е. либо резонансные, либо нерезонансные. Основное внимание здесь уделяется рабочему диапазону частот и полосе пропускания частот, где харвестер способен производить достаточное количество выходной мощности, которая может быть использована для работы удаленных WSN. Сообщенные VEMEH включают в себя комбайны с минутным объемом от 0,032 см3 до примерно 1600 см3. При сравнении на основе выходного напряжения, сообщенные VEMEH могут производить выходное напряжение от 0,13 мВ до 5700 мВ. Аналогично сообщенные VEMEH генерируют выходную мощность от 0,00096 мкВт до 74000 мкВт. Сообщенные VEMEH имеют плотность мощности в диапазоне от 0,50 x 10-6 мкВт/см3 до 1073 мкВт/см3. Мощность на ускорение сообщенных VEMEH находится в диапазоне от 16,012 x 10-6 мкВт/г до 129824 мкВт/г. Более того, сообщаемые VEMEH имеют плотность мощности на ускорение в диапазоне от 0,500 x 10-6 мкВт/г.см3 до 1877 мкВт/г.см3. Исходя из общего размера устройства и результирующей выходной мощности, в этой литературе сообщалось о харвестере объемом 1 см³ со средней выходной мощностью 0,75 мкВт и харвестере объемом 68,96 см³ с пиковой выходной мощностью 74 мВт. Сравнение проводилось на основе рабочего диапазона частот, полосы пропускания частот, размера устройства, выходной мощности, ускорения работы, мощности на ускорение и плотности мощности сообщаемых широкополосных электромагнитных харвестеров энергии (EMEH).