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井下微能量收集装置设计

赵端 赵津津 何永鑫 卓敏敏 陈辉

赵端,赵津津,何永鑫,等.井下微能量收集装置设计[J].工矿自动化,2021,47(5):24-29..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17768
引用本文: 赵端,赵津津,何永鑫,等.井下微能量收集装置设计[J].工矿自动化,2021,47(5):24-29..  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17768
ZHAO Duan, ZHAO Jinjin, HE Yongxin, et al. Design of underground micro energy harvesting device[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(5): 24-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17768
Citation: ZHAO Duan, ZHAO Jinjin, HE Yongxin, et al. Design of underground micro energy harvesting device[J]. Industry and Mine Automation, 2021, 47(5): 24-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17768

井下微能量收集装置设计

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17768
基金项目: 

“十三五”国家重点研发计划项目(2017YFC0804402)

天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2019-TD-ZD007)

详细信息
  • 中图分类号: TD67

Design of underground micro energy harvesting device

  • 摘要: 井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1~2 m范围内,光照强度为50~170 Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30 cm×40 cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50 Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170 Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170 Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。

     

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  • 刊出日期:  2021-05-20

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