文档名：可穿戴生理信息监测的自供电系统研究
摘要：设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能.复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,收集到的能量存储在超级电容中,同时设计了一套能够定时、按需供电的能量管理控制电路,控制生理信息监测系统每隔20min上电一次,并且测量结束即刻断电.经测试,光电能量收集装置在室内从早上7点至晚上7点的平均输出功率达到590μW,压电能量收集装置在1.2m/s的匀速步行状态驱动下的平均输出功率达540μW以上,复合能量输出功率能够稳定在1.124mW以上,即20min产电1.349J.对系统各单元进行数据采集测试以及功耗测试,得出系统一个工作周期耗能1.04J.从能量收支平衡来看,利用运动机械能与光能复合供电的生理信息采集系统可实现自我维持定时工作,具有一定的应用参考价值.
Abstract：Aself-poweredsystemforwearablephysiologicalinformationmonitoringisdesignedandfabricated.Thepiezoelectric-photoelec-triccompositeenergyharvestingdeviceisusedtocollectthemechanicalenergyandindoorlightenergyofthesoleofthehumanbodydur-ingmovement.Sportsshoesareusedasthecarrierforthecompositeenergyharvestingdevice,avarietyofstructuralpiezoelectricenergyharvestersaredesignedtobefixedonthesoles,photoelectricenergyharvestersarebondedtotheuppers,andthecollectedenergyisstoredinsupercapacitors.Theenergymanagementcontrolcircuitwithtimedandon-demandpowersupplycontrolsthephysiologicalinformationmonitoringsystemtobepoweredonevery20minutes,andthepoweristurnedoffimmediatelyafterthemeasurement.Aftertesting,theav-erageoutputpowerofthephotovoltaicenergyharvestingdeviceintheroomfrom7:00amto7:00pmreaches590μW,andtheaverageoutputpowerofthepiezoelectricenergyharvestingdeviceundertheconstantspeedofwalkingat1.2m/sisover540μW.Theoutputpowercanbestabilizedabove1.124mW,thatis,1.349Jofelectricitycanbeproducedin20minutes.Thedataacquisitiontestandpowerconsumptiontestofeachunitofthesystemarecarriedout,anditisconcludedthatthesystemconsumes1.04Jofenergyinoneworkingcycle.Fromtheperspectiveofenergybalance,thephysiologicalinformationacquisitionsystemusingthecombinedpowersupplyofmotionmechanicalenergyandlightenergycanachieveself-sustainingtiming.Ithascertainapplicationreferencevalue.
作者：李敏 李玲 张加宏 高翔 刘清惓 王立 Author：LIMin LILing ZHANGJiahong GAOXiang LIUQingquan WANGLi
作者单位：南京信息工程大学,江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044
刊名：传感技术学报
Journal：ChineseJournalofSensorsandActuators
年，卷(期)：2024, 37(1)
分类号：TN384TP212
关键词：可穿戴生理信息监测 自供电系统 复合能量收集 能量管理控制电路
Keywords：wearablephysiologicalinformationmonitoring self-poweredsystem compositeenergyharvesting energymanagementcontrolcircuit
机标分类号：
在线出版日期：2024年3月6日
基金项目：国家自然科学基金，江苏高校品牌专业建设工程二期项目，江苏高校优势学科Ⅲ期建设工程项目，江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目可穿戴生理信息监测的自供电系统研究[
期刊论文] 传感技术学报--2024, 37(1)李敏 李玲 张加宏 高翔 刘清惓 王立设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能.复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集...参考文献和引证文献
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引证文献
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可穿戴生理信息监测的自供电系统研究 Research on Self-Powered System for Wearable Physiological Information Monitoring
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