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1、电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 硕士学位论文 MASTER THESIS 论文题目 无源压电开关控制器的研究 学 科 专 业 模式识别与智能系统 学 号 201121070544 作 者 姓 名 梁卫卫 指 导 教 师 杨忠孝 副教授 分类号 密级 UDC注1 学 位 论 文 无源压电开关控制器的研究无源压电开关控制器的研究 （题名和副题名） 梁卫卫梁卫卫 （作者姓名） 指导教师 杨忠孝杨忠孝 副教授副教授 电子科技大学电子科技大学 成都成都 （职务、职称、学位、单位名称及地址） 申请学位
2、级别 硕士硕士 专业名称 模式识别模式识别与智能系统与智能系统 论文提交日期 2014 年 4 月 6 号 论文答辩日期 2014 年 5 月 22 号 学位授予单位和日期 电子科技大学 2014 年 6 月 答辩委员会主席 评阅人 年 月 日 注 1 注明国际十进分类法 UDC的类号THE STUDY OF THE PASSIVE PIEZOELECTRIC SWITCH CONTROLLER A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Pattern
3、 Recognition and Intelligent System Author: Liang Weiwei Advisor: Yang Zhongxiao School : Automation Engineering独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学
4、位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 I 摘 要 随着电子集成电路、微/纳机电技术的不断改善，使微能量的收集、应用成为可能。在一些领域，如微功耗电子产品、无线传感网络等，渐渐可以见到它的身影。可以预见，微能量的收集、应用将变得越来越普遍。振动微能量收集技术是目前研究、应用实践最多的
5、一种。论文结合项目需求背景，开展了无源压电开关控制器的研究，作为微能量收集、管理、应用系统研究的重要部分，野外或不便布线控制用电设备的场合，实现无源开关控制。 首先，就振动能量收集应用作了大量的调研，了解认识了国内外的研究、应用现状。通过查阅文献、实验仿真等，验证了振动能量收集并为微功耗电子元器件供能是可行的。自供电的无源遥控开关在保留有源遥控开关控制器优点的同时，又解决了有源遥控开关需要更换电池的局限性。 其次，给出了无源压电开关控制器的整体实现方案。详细讨论了能量转换与处理单元，详细的分析、阐述了无线发射单元、无线接收单元。给出了具体的设计流程与电路并设计制作了电路模块。 最后，对压电开关
6、控制器的各功能单元及开关控制器整体进行了实验仿真。实验仿真表明，能量转换单元可以将按压开关控制器按钮的机械能转化为电能，并将此能量用于发射实现控制功能的编码信号。实际测试表明，压电片转换电压可达 20V 左右。借助具体专用的微能量收集管理芯片对所转换的振动能量进行处理，可以得到较稳定的直流电压（可选择设置为：3.45V、4.1V、4.5V、5V） 。此外，对压电开关控制器的发射与接收单元进行了实验，并与稳压源供电情况下进行了比较。实验表明，通过收集压电发电装置将动作开关控制器按钮的机械能转化来的微弱电能，可以实现控制信号的发射，但是遥控距离要小于直流稳压源供电的情况下。 关键字：关键字：振动能
7、量收集，压电开关控制器，有源遥控开关ABSTRACT II ABSTRACT With the development of the technology of the integrated circuit and the micro/nano electric-mechanical, make it possible to harvest and use micro energy. Can see this situation in some area, such as in the portable electronics and the wireless sensor. In the f
8、uture, it will become popular to harvest and use micro energy. The technology of micro-vibration energy acquisition is one of the harvesting technology that study and use most. Combined with the background of project requirements, conduct research on piezoelectric switch controller without the sourc
9、e. As an important part of micro energy collection, management and application the switch controller can realize powerless switch control in wild area or places inconvenient to wiring. First, conduct research on the application of the vibration energy harvesting and have a knowledge of the domestic
10、and overseas status of the vibration energy harvesting. Through the literature, experimental simulation, etc, find that it is possible to collect vibration energy and use this collected energy to supply some portable electronics. The passive piezoelectric switch controller that supplied power itself
11、, not only can inherit the goodness of the powered wireless switch controller, but also can solve the weakness of the battery problem of the powered wireless switch controller. Then give the design of the passive piezoelectric switch controller. Introduce the vibration energy harvesting device and t
12、he vibration energy processing module. The paper gives the detailed analysis and elaboration of the wireless transmission unit and the wireless receiver unit and gives the specific design process and circuits, and make the circuits modules. Finally, do experiment and simulation of the passive piezoe
13、lectric switch controller and its functional modules. The experiment proves that the vibration energy harvesting device can realize electromechanical conversion and the converted voltage can reach 20V; Through the processing of vibration energy processing module, we can get stable DC voltages(can ch
14、oose: 3.45V、4.1V、4.5V、5V); Last, test the passive piezoelectric switch controller. Do a comparison with the one which supplied by the DC voltage source. The result shows that by collecting the micro energy of pressing the button of the passive piezoelectric switch controller, it can send the control signal. But the distance is less than the one which supplied by the DC voltage source. Keywords： vibration energy harvesting，piezoelectric switch controller，wireless switch controller 目录 III 目 录 第一章 绪 论 . 1 1.1 研究背景 .
