可以采用风能和太阳能为远程传感器供电

附有符合要求的压电条和光伏电池的各种尺寸和形状的薄金属板可以为远程传感器和其他电子器件无限供电。

光伏电池附加到金属板后,如果没有风就可以获得太阳能,而夜间或任何有气流的时候则可以获得风能。第一款原型板于去年问世,使用仅 0.1 毫米厚的超薄不锈钢板材制成。该金属板的设计使其可以来回摆动,从一边摆动到另一边的过程中产生的变形越大,压电条收获的能量就越多。此技术的潜在应用包括航空电子、陆地和海洋远程系统以及分布在智慧城市各处的传感器。

曼彻斯特大学热工水力学高级讲师 Andrea Cioncolini 表示:“未来二到三年的目标是能够根据具体地点的风力条件和日照构建适合特殊应用的板。具体想法是根据应用附近的情况构建板,然后部署到特定区域。”他还解释道,对于给定应用,可以使用多板系统,每个板都可以采用不同设计。

说明:此处显示的是沿长度方向附有压电条和光伏电池的金属板原型。图片鸣谢:曼彻斯特大学

 

测试技术

Cioncolini 的团队使用快速视频成像和对象追踪通过数据分析证实其板有效。他们使用风洞测试板的摆动,风洞可以容纳长达 10 厘米的矩形板。该板在风速高达每秒 26 米、持续光照 1,800 勒克斯的环境中进行测试。在风洞测试中,不同风速和持续光源下,生成的总功率输出为三到四毫瓦。

原型所用的压电条和光伏电池为现成的商用产品,但是 Cioncolini 表示可以对板进行专门设计,以提高功率输出。金属厚度也可以调整,以尝试尽量加大变形。Cioncolini 解释称,并不是所有远程传感器都一定要时刻供电。例如,如果每天只需记录几个读数,则所需的电能要少得多。

 

计算

目前正在进行一个改善设计的试验活动,以便为不同应用生产定制板。到目前为止,曼彻斯特研究员已经使用他们所谓的“新颖计算框架”来建模和模拟板。该计算框架由曼彻斯特大学开发。该计算会分析板的结构和空气流体力学的交互。使用计算机进行流体结构交互建模的过程被成为虚拟工程。由于虚拟测试可以消除低效设计,虚拟工程可以让研究人员减少构建的物理原型数量。

Larry

作者:
Larry Feng

作者简介:

自1995年起,Larry在摩托罗拉半导体(后为飞思卡尔半导体)、亚德诺半导体(ADI)和易络盟电子(Element14)负责亚太区市场推广和在线销售。在为集成电路企业工作过的20多年间,撰写了大量的各类集成电路产品介绍和技术文章、行业分析等,为集成电路企业树立了良好的企业形象和品牌。

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