haku: @supervisor Sepponen, Raimo / yhteensä: 317
viite: 1 / 317
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Kapanen, Tero |
| Työn nimi: | Optimizing electromagnetic vibration energy harvester for wireless sensor node |
| Sähkömagneettisen värähtelyenergialouhimen optimointi langattomalle anturisolmulle | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (8) + 88 s. + liitt. 14 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Sähkötekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Elektroniikka ja sovellukset (S3007) |
| Valvoja: | Sepponen, Raimo |
| Ohjaaja: | Martin, Floran |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201611025454 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4936 | Arkisto |
| Avainsanat: | electromagnetic vibration energy harvester SDOF spring-mass-damper magnetic flux linkage optimization wireless sensor node elektromagneettinen energiankeräin |
| Tiivistelmä (fin): | Tämä diplomityö luo matemaattisen mallin yhden vapausasteen jousi-massavaimennin periaatteeseen perustuvalle värinäenergiankeräimelle. Malli ennustaa energiankeräimen resonanssitaajuuden ja lähtötehon. Pääpaino työssä on energiankeräimen lähtötehon maksimointi resistiiviseen kuormaan optimoimalla liikkuvan magneetin ja kelan mittoja. Työssä määritettiin matemaattinen malli magnettijouselle ja sen toiminta vahvistettiin mittauksin. Lisäksi mallista linearisoitu jousivakio magneetin lepotilan ympäristössä mahdollisti tarkan arvion energiankeräimen resonanssitaajuudesta. Neljää eri algoritmia magnettivuontiheyden laskentaan vertailtiin ja niitä käytettiin kelaan kytkeytyvän magnettivuon ennustamiseen. Kelaan kytkeytyvä magneettivuo vastasi hyvin ennustettua. Parametrioptimointi paljasti, että liikkuvan magneetin koko vaikuttaa kaikista eniten energiankeräimen lähtötehoon ja vaikka kelan mitoitus on tärkeää sen vaikutus lopputulokseen on huomattavasti pienempi. Toinen optimointitulos oli, että kelassa käytetyn johtimen halkaisijalla ei ole vaikutusta lähtötehoon, mutta sitä voidaan käyttää lähtöjännitteen ja lähtöimpedanssin sovittamiseen. Kahden kelan kokoonpano on merkittävästi parempi kuin yhden kelan kokoonpano, kun käytettävissä oleva tilavuus on pieni, mutta tämä hyöty pienenee käytettävissä olevan koon kasvaessa. Myös kokorajoitteen poistaminen kelalta parantaa lähtötehoa ja tämän vaikutus on kaikista merkittävintä pienillä magneeteilla. |
| Tiivistelmä (eng): | This Master's Thesis constructs a mathematical model for single degree of freedom spring-mass-damper vibration energy harvester which can predict the resonance frequency and the maximum output power. The main focus is on the moving magnet and coil dimension optimization for maximum output power generation to the resistive load. Mathematical model for magnet springs were defined and validated against measurement which lead to accurate resonance frequency predictions using linearized spring constant near the magnet resting position. Four different algorithms for magnetic flux density were bench-marked and used to calculate flux linkage to the coil. Flux linkage calculation had a good agreement with measurements. Parameter optimization revealed that the most dominant factor affecting to the maximum output power of the harvester is the size of the moving magnet. While dimensioning and positioning of the coil is important their effects are not that significant. Other optimization result is that the coil wire diameter does not affect to the maximum output power but it defines the output voltage and output impedance. Two coil configuration is significantly better with small constrained construction sizes but the benefit diminishes with increasing construction size. Similarly the output power can be increased if the same magnet is used but the restriction of coil size is relaxed but the effect reduces with increased magnet size. |
| ED: | 2016-11-13 |
INSSI tietueen numero: 54985
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI