A Charge-Depletion Study of an Electrostatic Generator With Adjustable Output Voltage
Notice bibliographique
Résumé
Micro-scale generators are becoming more popular for harvesting energy to power bio-implantable devices and sensor networks. Most electrostatic generators (ESGs) use constant capacitors as storage or reservoir components in conjunction with a variable capacitor. The main issue with some existing ESG topologies is that these capacitors deplete and discharge over time. This paper studies a typical ESG and derives the charge depletion problem mathematically. Subsequently, a new ESG capable of circumventing this problem is proposed. Closed-form formulas expressing the output voltage and generated power are derived and validated. The proposed ESG harvests 25% of the power that the mechanical energy source generates by actuating the variable capacitor when the maximum-to-minimum capacitance ratio of the variable capacitor is optimized. In the presented case study, the ESG generates 9.75 mW optimally when a variable capacitor with a maximum/minimum capacitance ratio of 39/9.75μF is used for energy harvesting from a 1-Hz knee joint movement of a walking person. The overall volume of the ESG is estimated to be 125 mm <sup xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">3</sup> , and the variable capacitor is charged to 5 V at its maximum capacitance. A control mechanism and a self-starting circuit are presented for this ESG architecture, which allows it to generate any desired output voltage. This capability can be used to harvest the maximum available kinetic energy and compensate load variations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».