Impact of scale factor on performance of miniature DC power source based on wideband vibration energy converter

This paper presents a miniature DC source based on a dual system of nonlinear vibration energy converters along with a converter of an induced voltage. The considered electromagnetic system converts vibrations into electrical energy using internal nonlinearity due to magnetic force dependent on relative position of a moving part. This results in a significant widening of the operating frequency band in comparison to linear system. Based on initial design, the output power and voltage were investigated as functions of the scale factor for the systems with the optimized winding. The result of the study is a construction of a DC power source that generates the output power of minimum of 2 mW (with maximum reaching 8.5 mW) over the frequency range between 15 and 40 Hz, proving the applicability of the system in powering of wireless sensor systems.

---

W pracy zaprezentowano miniaturowe źródło prądu stałego oparte o układ podwójny nieliniowych przetworników energii drgań wraz z przetwornicą napięcia. Zastosowane elektromagnetyczne układy przetwarzające drgania na energię elektryczną charakteryzują się dodatkową siłą wewnętrzną, co powoduje znaczne poszerzenie pasma częstotliwości pracy w stosunku do układów liniowych. Na podstawie początkowego projektu, przeprowadzono badania mocy oraz napięcia wyjściowego w zależności od współczynnika skalującego, z uwzględnieniem optymalizacji rozłożenia zwojów cewek. W wyniku badań zbudowano źródło prądu stałego generujące minimum 2 mW (max 8.5 mW) w zakresie częstotliwości od 15 do 40 Hz, co dowodzi możliwości zastosowania w zasilaniu bezprzewodowych systemów pomiarowych.

---

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).