RU2692092C1 - Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging - Google Patents

Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging Download PDF

Info

Publication number
RU2692092C1
RU2692092C1 RU2018100709A RU2018100709A RU2692092C1 RU 2692092 C1 RU2692092 C1 RU 2692092C1 RU 2018100709 A RU2018100709 A RU 2018100709A RU 2018100709 A RU2018100709 A RU 2018100709A RU 2692092 C1 RU2692092 C1 RU 2692092C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diode
current source
cathode
anode
chemical current
Prior art date
Application number
RU2018100709A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Павлович Драгунов
Родион Евгеньевич Синицкий
Дмитрий Иванович Остертак
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Priority to RU2018100709A priority Critical patent/RU2692092C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2692092C1 publication Critical patent/RU2692092C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: present invention relates to electrical engineering, in particular to microelectromechanical generators converting energy of mechanical vibrations into electrical energy, and can be used for charging a chemical current source. Technical result is achieved due to that electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source comprises a constant capacitor, first diode, first variable capacitor connected to first diode cathode and constant capacitor, and second electrode connected to negative pole of voltage source, second diode connected by anode to voltage source positive pole, and cathode connected to negative pole of chemical current source, second variable capacitor connected to second diode anode and connected to positive pole of voltage source, third diode connected by cathode to second electrode of second variable capacitor and anode of first diode, and anode connected to cathode of second diode and connected to negative pole of chemical current source, stabilitron connected by cathode to first variable capacitor, first diode cathode and constant capacitor, and anode connected to constant capacitor and connected to positive pole of chemical current source.EFFECT: wider range of amplitudes of external mechanical oscillations, in which the device recharges a chemical current source.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, в частности к микроэлектромеханическим генераторам, преобразующим энергию механических колебаний в электрическую энергию, и может быть использовано для подзаряда химического источника тока.The present invention relates to electrical engineering, in particular to microelectromechanical generators that convert the energy of mechanical vibrations into electrical energy, and can be used to recharge a chemical current source.

Известен электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока, содержащий три диода, электронный ключ, один постоянный конденсатор и два переменных конденсатора (de Queiroz А.С.М., Domingues М. Electrostatic energy harvesting using doublers of electricity// Circuits and systems: Proc. / 54th IEEE International Midwest Symposium on, Seoul, Korea, Aug. 7-10, 2011. - Seoul, 2011. - P. 1-4). Катод первого диода соединен с постоянным конденсатором, первым переменным конденсатором и электронным ключом, второй электрод электронного ключа подключен к положительному полюсу химического источника тока, второй электрод первого переменного конденсатора соединен с анодом второго диода и вторым переменным конденсатором, катод второго диода соединен со вторым электродом постоянного конденсатора, анодом третьего диода и подключен к отрицательному полюсу химического источника тока, катод третьего диода соединен со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода.The electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source is known, which contains three diodes, an electronic switch, one constant capacitor, and two variable capacitors (de Queiroz А.С.М., Domingues M. Electrostatic energy harvesting using doublers of electricity // Circuits and systems: Proc. / 54th IEEE International Midwest Symposium on, Seoul, Korea, Aug. 7-10, 2011. - Seoul, 2011. - P. 1-4). The cathode of the first diode is connected to a constant capacitor, the first variable capacitor and an electronic switch, the second electrode of the electronic switch is connected to the positive pole of the chemical current source, the second electrode of the first variable capacitor is connected to the anode of the second diode and the second variable capacitor, the cathode of the second diode is connected to the second constant electrode the capacitor, the anode of the third diode and is connected to the negative pole of the chemical current source, the cathode of the third diode is connected to the second electrode m of the second variable capacitor and the anode of the first diode.

Однако указанное устройство способно работать только при глубине модуляции емкости переменных конденсаторов не менее 1,618, что не позволяет генератору работать при малых амплитудах внешних механических колебаний, и содержит электронный ключ, который требует применения дополнительной схемы управления, что усложняет конструкцию.However, this device is able to work only with a modulation depth of the capacitance of variable capacitors of at least 1.618, which does not allow the generator to operate at small amplitudes of external mechanical oscillations, and contains an electronic key that requires the use of an additional control circuit, which complicates the design.

Кроме того, известен электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока (Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока [Текст]: пат. 2528430 С2 Рос. Федерация: МПК H02N 1/00 / Драгунов В.П., Доржиев В.Ю.; заявитель и патентообладатель Новосибирск, гос. техн. унив. - №2013101854/07; заявл. 15.01.13; опубл. 20.09.14, Бюл. №26. - 5 с.: ил.), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и содержащий три диода, два переменных конденсатора и стабилитрон. Катод первого диода соединен с постоянным конденсатором, катодом стабилитрона и первым переменным конденсатором, второй электрод первого переменного конденсатора соединен с анодом второго диода и вторым переменным конденсатором, катод второго диода подключен к отрицательному полюсу химического источника тока и соединен с анодом третьего диода, катод третьего диода соединен со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, положительный полюс химического источника тока соединен с анодом стабилитрона и вторым электродом постоянного конденсатора.In addition, an electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source is known (Electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source [Text]: Pat. 2528430 C2 Ros. Federation: IPC H02N 1/00 / Dragunov VP, Dorzhiev V.Yu. ; Applicant and patent holder Novosibirsk, State Technical University. - №2013101854 / 07; declared 15.01.13; published 20.09.14, Byul. # 26.- 5 p.: ill.), which is a prototype of the present invention and containing three diodes, two variable capacitors and a zener diode. The cathode of the first diode is connected to a constant capacitor, the zener diode cathode and the first variable capacitor, the second electrode of the first variable capacitor is connected to the anode of the second diode and the second variable capacitor, the cathode of the second diode is connected to the negative pole of the chemical current source and connected to the anode of the third diode, the cathode of the third diode connected to the second electrode of the second variable capacitor and the anode of the first diode, the positive pole of the chemical current source is connected to the anode of the Zener diode and W permanent electrode capacitor.

Однако указанный электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока способен работать только при глубине модуляции емкости переменных конденсаторов не менее 1,618, что не позволяет генератору работать при малых амплитудах внешних механических колебаний.However, this electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source is able to work only with a modulation depth of the capacitance of variable capacitors of at least 1.618, which does not allow the generator to operate at small amplitudes of external mechanical oscillations.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является расширение диапазона глубины модуляции емкости переменных конденсаторов, позволяющее генератору осуществлять подзаряд химического источника тока при меньших амплитудах внешних механических колебаний.The task (technical result) of the present invention is to expand the range of the modulation depth of the capacitance of variable capacitors, allowing the generator to charge the chemical current source with smaller amplitudes of external mechanical oscillations.

Поставленная задача достигается тем, что в известный электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока, содержащий постоянный конденсатор, первый диод, стабилитрон, первый переменный конденсатор, соединенный с катодом первого диода, катодом стабилитрона и постоянным конденсатором, второй диод, соединенный анодом со вторым электродом первого переменного конденсатора, а катодом подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй переменный конденсатор, соединенный с анодом второго диода и вторым электродом первого переменного конденсатора, третий диод, соединенный катодом со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, а анодом соединенный с катодом второго диода и подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй электрод постоянного конденсатора и анод стабилитрона подключены к положительному полюсу химического источника тока, введен источник напряжения, подключенный отрицательным полюсом ко второму электроду первого переменного конденсатора, а положительным полюсом подключенный к первому электроду второго переменного конденсатора и аноду второго диода, при этом отсутствует соединение второго электрода первого переменного конденсатора с анодом второго диода и первым электродом второго переменного конденсатора.The task is achieved by the fact that in a known electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source containing a constant capacitor, a first diode, a zener diode, a first variable capacitor connected to the cathode of the first diode, a cathode of the zener diode and a constant capacitor, the second diode connected by an anode to the second electrode the first variable capacitor, and the cathode connected to the negative pole of the chemical current source, the second variable capacitor connected to a the second diode and the second electrode of the first variable capacitor, the third diode connected by a cathode to the second electrode of the second variable capacitor and the anode of the first diode, and an anode connected to the cathode of the second diode and connected to the negative pole of the chemical current source, the second electrode of the constant capacitor and the anode of the zener diode a voltage source is connected to the positive pole of the chemical current source, connected by the negative pole to the second electrode of the first alternating condensate pa, and the positive terminal connected to the first electrode of the second variable capacitor and the anode of the second diode, with no connection of the second electrode of the first variable capacitor with the anode of the second diode and the first electrode of the second variable capacitor.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого электростатического микроэлектромеханического генератора для подзаряда химического источника тока.The drawing shows a circuit diagram of the proposed electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source.

Предлагаемый генератор содержит диоды 1-3; переменные конденсаторы 4, 5; стабилитрон 6 и постоянный конденсатор 7. Катод диода 1 соединен с катодом стабилитрона 6, постоянным конденсатором 7 и переменным конденсатором 4, второй электрод переменного конденсатора 4 подключен к отрицательному полюсу источника напряжения, анод диода 2 и переменный конденсатор 5 подключены к положительному полюсу источника напряжения, катод диода 2 подключен к отрицательному полюсу химического источника тока и соединен с анодом диода 3, катод диода 3 соединен со вторым электродом переменного конденсатора 5 и анодом диода 1, второй электрод постоянного конденсатора 7 соединен с анодом стабилитрона 6 и подключен к положительному полюсу химического источника тока.The proposed generator contains diodes 1-3; variable capacitors 4, 5; Zener diode 6 and a constant capacitor 7. The cathode of diode 1 is connected to the cathode of Zener diode 6, a constant capacitor 7 and a variable capacitor 4, the second electrode of the variable capacitor 4 is connected to the negative pole of the voltage source, the anode of the diode 2 and the variable capacitor 5 are connected to the positive pole of the voltage source, the cathode of diode 2 is connected to the negative pole of the chemical current source and connected to the anode of diode 3, the cathode of diode 3 is connected to the second electrode of the variable capacitor 5 and the anode of diode 1, the second electric genus DC capacitor 7 connected to the anode of the zener diode 6 and is connected to the positive pole of the electrochemical cell.

Предлагаемый генератор работает следующим образом. Под действием внешних механических колебаний емкость переменных конденсаторов 4 и 5 изменяется в противофазе, глубина модуляции емкости при этом зависит от амплитуды внешних механических колебаний. При увеличении емкости переменного конденсатора 4 (уменьшении емкости переменного конденсатора 5) через диоды 1 и 2 течет ток, создаваемый источником напряжения, и переменный конденсатор 4 заряжается. При уменьшении емкости переменного конденсатора 4 (увеличении емкости переменного конденсатора 5) переменный конденсатор 4 разряжается через химический источник тока (течет ток подзаряда), а постоянный конденсатор 7 подзаряжается. Таким образом, с каждым новым циклом напряжение на конденсаторе 7 растет.The proposed generator works as follows. Under the action of external mechanical vibrations, the capacitance of variable capacitors 4 and 5 varies in antiphase, the depth of modulation of the capacitance depends on the amplitude of external mechanical vibrations. When increasing the capacitance of the variable capacitor 4 (reducing the capacitance of the variable capacitor 5), the current generated by the voltage source flows through the diodes 1 and 2 and the variable capacitor 4 is charged. When the capacitance of the variable capacitor 4 decreases (the capacitance of the variable capacitor 5 increases), the variable capacitor 4 is discharged through a chemical current source (a recharge current flows), and the constant capacitor 7 is recharged. Thus, with each new cycle, the voltage on the capacitor 7 increases.

При глубине модуляции емкости переменных конденсаторов более 1, но менее 1,618, с каждым последующим циклом приращение заряда конденсатора 7 уменьшается. В результате в течение нескольких циклов работы генератора после подключения его к химическому источнику тока постоянный конденсатор 7 зарядится до некоторого стабилизированного напряжения.When the modulation depth of the capacitance of variable capacitors is more than 1 but less than 1.618, with each subsequent cycle, the increment in charge of the capacitor 7 decreases. As a result, for several cycles of operation of the generator after connecting it to a chemical current source, the constant capacitor 7 is charged to a certain stabilized voltage.

При глубине модуляции емкости переменных конденсаторов более или равной 1,618, с каждым последующим циклом приращение заряда конденсатора 7 увеличивается. В результате в течение нескольких циклов работы генератора после подключения его к химическому источнику тока постоянный конденсатор 7 зарядится до напряжения стабилизации стабилитрона 6.When the modulation depth of the capacitance of variable capacitors is more or equal to 1.618, with each subsequent cycle, the increment of the charge of the capacitor 7 increases. As a result, for several cycles of operation of the generator after connecting it to a chemical current source, the constant capacitor 7 is charged to the stabilization voltage of the Zener diode 6.

Таким образом, за счет введения источника напряжения, предлагаемый электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока позволяет использовать расширенный диапазон глубины модуляции емкости переменных конденсаторов и, соответственно, имеет расширенный диапазон амплитуд внешних механических колебаний, при которых устройство обеспечивает подзаряд химического источника тока.Thus, by introducing a voltage source, the proposed electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source allows the use of an extended range of modulation depth of the capacitance of variable capacitors and, accordingly, has an extended range of amplitudes of external mechanical oscillations in which the device provides for charging a chemical current source.

Claims (1)

Электростатический микроэлектромеханический генератор для подзаряда химического источника тока, содержащий постоянный конденсатор, первый диод, стабилитрон, первый переменный конденсатор, соединенный с катодом первого диода, катодом стабилитрона и постоянным конденсатором, второй диод, соединенный анодом со вторым электродом первого переменного конденсатора, а катодом подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй переменный конденсатор, соединенный с анодом второго диода и вторым электродом первого переменного конденсатора, третий диод, соединенный катодом со вторым электродом второго переменного конденсатора и анодом первого диода, а анодом соединенный с катодом второго диода и подключенный к отрицательному полюсу химического источника тока, второй электрод постоянного конденсатора и анод стабилитрона подключены к положительному полюсу химического источника тока, отличающийся тем, что в него введен источник напряжения, подключенный отрицательным полюсом ко второму электроду первого переменного конденсатора, а положительным полюсом подключенный к первому электроду второго переменного конденсатора и аноду второго диода.Electrostatic microelectromechanical generator for recharging a chemical current source containing a constant capacitor, a first diode, a Zener diode, a first variable capacitor connected to the cathode of the first diode, a Zener cathode and a constant capacitor, a second diode connected by an anode to the second electrode of the first variable capacitor and the cathode connected to the negative pole of the chemical current source, the second variable capacitor connected to the anode of the second diode and the second electrode of the first transistor a third diode connected by a cathode to a second electrode of a second variable capacitor and an anode of a first diode, and an anode connected to a cathode of a second diode and connected to the negative pole of a chemical power source, the second electrode of a constant capacitor and the anode of a zener diode connected to the positive pole of a chemical current source, characterized in that a voltage source is inserted in it, connected by a negative pole to the second electrode of the first variable capacitor, and a positive field ohm coupled to the first electrode of the second variable capacitor and the anode of the second diode.
RU2018100709A 2018-01-10 2018-01-10 Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging RU2692092C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100709A RU2692092C1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100709A RU2692092C1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692092C1 true RU2692092C1 (en) 2019-06-21

Family

ID=67038056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100709A RU2692092C1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692092C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716813C1 (en) * 2019-07-25 2020-03-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2717333C1 (en) * 2019-07-25 2020-03-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2774299C1 (en) * 2021-12-01 2022-06-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU555503A1 (en) * 1976-01-04 1977-04-25 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им. Можайского Device for charging a chemical current source with an asymmetric current
SU968864A1 (en) * 1981-04-02 1982-10-23 Предприятие П/Я В-8616 Variable capacitor
WO1989008343A1 (en) * 1988-02-26 1989-09-08 Black & Decker Inc. Battery charger
RU2528430C2 (en) * 2013-01-15 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Electrostatic microelectromechanical generator for additional charging of chemical current source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU555503A1 (en) * 1976-01-04 1977-04-25 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им. Можайского Device for charging a chemical current source with an asymmetric current
SU968864A1 (en) * 1981-04-02 1982-10-23 Предприятие П/Я В-8616 Variable capacitor
WO1989008343A1 (en) * 1988-02-26 1989-09-08 Black & Decker Inc. Battery charger
RU2528430C2 (en) * 2013-01-15 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Electrostatic microelectromechanical generator for additional charging of chemical current source

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716813C1 (en) * 2019-07-25 2020-03-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2717333C1 (en) * 2019-07-25 2020-03-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2774299C1 (en) * 2021-12-01 2022-06-17 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» Electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source
RU2804903C1 (en) * 2022-06-28 2023-10-09 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kwon et al. A single-inductor AC-DC piezoelectric energy-harvester/battery-charger IC converting±(0.35 to 1.2 V) to (2.7 to 4.5 V)
de Queiroz et al. The doubler of electricity used as battery charger
KR900700934A (en) Electronic wrist watch with power generation device
KR20190137905A (en) Power Management Module, Management Method and Energy System of Friction Nano Generator
Dragunov et al. Electrostatic vibration energy harvester with increased charging current
PT1050955E (en) Device for power supply for electronic systems
RU2692092C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
US11909337B2 (en) Dielectric elastomer power generation system
RU2528430C2 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for additional charging of chemical current source
Edla et al. Design and application of a self-powered dual-stage circuit for piezoelectric energy harvesting systems
CN116208014B (en) Resonant miniature inverter circuit
RU2702981C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2717333C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
RU2716813C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for chemical current source charging
Cobaleda et al. Low-voltage cascade multilevel inverter with gan devices for energy storage system
RU2774299C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source
RU2804903C1 (en) Electrostatic microelectromechanical generator for charging a chemical current source
Rodriguez et al. A simple passive 390 mV ac/dc rectifier for energy harvesting applications
RU2571952C1 (en) Corrector of power ratio
Huq et al. Comprehensive comparative analysis of piezoelectric energy harvesting circuits for battery charging applications
Alghisi et al. Active rectifier circuits with sequential charging of storage capacitors (SCSC) for energy harvesting in autonomous sensors
Shousha et al. Improved Bias Supply Scheme for a Maximum Power Point Tracking Universal Topology for Low-Voltage Electromagnetic Harvesters in Battery Powered
RU2457615C2 (en) Subnanosecond pulse generator
Dragunov et al. A modified electret microelectromechanical generator with autostabilization Mode
de Queiroz Biased capacitive divider electrostatic generators for energy harvesting