一个接近零的静止功率风唤醒气表,基于一个滚动轴承的 triboelectric纳米发电机
Xianpeng Fu1,2, Zhichao Jiang1,3, Jie Cao1,4
1CAS Center for Excellence in Nanoscience, Beijing Key Laboratory of Micro-nano Energy and Sensor, Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 101400 China.
这项研究引入了一种使用滚动轴承 triboelectric 纳米发电机 (RB-TENG) 的新型风吹唤醒气表 (B-WA). 这种低功率的风力传感器在风中自动激活,在置时节省能量,增强监控系统.
科学领域:
- 收集能源 收集能源
- 传感器技术 传感器技术
- 环境监测 环境监测
背景情况:
- 风力传感器对于环境监测至关重要,但在长时间运行时需要低功耗.
- 现有的风力监测系统经常面临由于高静电需求的限制.
- 开发自动供电和节能风力传感解决方案对于广泛部署至关重要.
研究的目的:
- 开发一种具有极低静电消耗的微风唤醒气流计 (B-WA).
- 集成滚动轴承的 triboelectric 纳米发电机 (RB-TENGs),用于系统激活和风速传感.
- 创建一个自我唤醒的无线风速监测系统,提高能源效率.
主要方法:
- 设计了一个B-WA,包括两个RB-TENG,一个自动唤醒模块 (SWM),一个信号处理模块 (SPM) 和一个无线传输单元.
- 使用一个唤醒TENG (W-TENG) 和SWM在0.96秒内风速超过2m/s时激活系统.
- 使用测量TENG (M-TENG) 和SPM通过信号频率计算风速,达到9.45Hz/m/s的灵敏度.
主要成果:
- 当风速超过2米/秒时,B-WA在0.96秒内成功醒来.
- 该系统精确监测风速,灵敏度为9.45Hz/m/s.
- 在风停止后,SWM在0.52秒内关闭B-WA,静止运行功率低于30nW.
结论:
- 开发的B-WA集成了 triboelectric 设备和滚动轴承,用于超低静止功率,自动唤醒的无线风速监测系统.
- 由于其最小的能源消耗 (<30nW),该系统显著延长了使用寿命.
- 这项技术有望用于远程天气监测和物联网 (IoT) 节点中的应用.
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