基于磁流变阻尼器的自供能无线传感系统设计.pdf

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1、126传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第12期基于磁流变阻尼器的自供能无线传感系统设计汪忠，余淼，帅璐，王四棋，杨世凯(1．重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室光电工程学院，重庆4000442．重庆电3-3-业有限责任公司，重庆400036)摘要：为检测磁流变阻尼器的内部状态参数，提出一种电磁式机械能量采集器的新型结构，将磁流变阻尼器工作缸内活塞运动的机械能转换为电能，以超级电容器作为储能器件，设计了相应的能量管理电路，实现温度传感器和无线传感模块的能量供给。实验结果表明：自供能装置能产生高达4．5v的开

2、路电压，所设计的能量管理系统可以驱动无线传感模块正常工作。关键词：磁流变阻尼器；自供能；能量管理电路；无线传感中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)12-0126-03Designofself-poweredwirelesssensingsystembasedonmagnetorheologicalfluiddamperWANGZhong，YUMiao，SHUAILu，WANGSi。qi，YANGShi．kai(1·KeyLabofMinistryofEducationofOptoelectronicTechnologyandSystems，S

3、choolofOptoelectronicEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044China；，2．ChongqingElectricalAppliancesIndustriesCoLtd，Chongqing400036，China)Abstract：AnovelstructrueofelectromagneticmechanicalenergyharvestingdeviceattachedtotheDistonheadofthedamperisdesignedandfabricatedtoharvestthekinetice

4、nergyofthemagnetorheologicalfluid(MRF)fl0wwithintheMRFdamper．Theuhracapacitorareusedasreservoirs．Thecorresponding1opowerenergYmanagementcircuitisdesignedtosupplyenergyfortemperaturesensorsandwirelesssensormoduletoobtaintheinternalstateparametersofdamper．Theperformancetestexperimentdemonstrates

5、thattheenergyhanestingdeviceisabletodeliverpower(dozensofmW)atthepeakopen—circuitvohageupto4．5V．andtheharvestedpowercanguaranteethenormaloperationofwirelesssensor．Keywords：magnet0rheologicalfluid(MRF)damper；self-powered；powermanagementcircuit；wireleSSsens1‘ng0引言设计振动能量采集器为其提供工作电源成为首选方磁流变阻尼器是一种采

6、用磁流变液作为工作介质的可法。本文采用了多叶片交流电机作为发电源，将其产控阻尼器件，具有响应迅速、动态范围宽、低功耗等优生的电量存储在超级电容器中，并使用低功耗电能管理电点，在汽车、土木工程、国防工业等振动控制领域具有广路，提高电容器的放电效率和功率以供后续无线传感模泛的应用前景。由于材料和结构的原因，阻尼器在服役期块工作，从而为磁流变阻尼器内部状态检测提供一种方间可能出现性能衰减甚至失效，如不及时处理会造成灾难法。温度相关性是阻尼器重要性能指标之一，也是对阻性后果，因此，对其进行在线监测和控制补偿十分必要。在尼器的一项最为基本的要求，因此，本文以温度作为研究的阻尼器密闭、运动的内

7、部空间，传感器的能量供给是难以解主要参数。决的问题，由于磁流变阻尼器所处环境复杂，而且，密封之1磁流变阻尼器自供能无线传感系统原理后难以拆卸，通过更换电池的方式来补充电能存在很大局磁流变阻尼器自供能无线传感系统是由电磁式能量采限，要想使传感器节点长寿命地工作，从环境中捕获能量是集器、能量储存和管理电路、传感单元和无线数据收发模块构成，如图l所示。当阻尼器的活塞受到外界激励做七下一种有效的途径。在磁流变阻尼器工作的振动环境中，收基金呈项耋目。：国家自然剩科肖学其基全金雷