Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2009.04b
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pp.53-54
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2009
Nowadays, source of MEMS, USN, Hybrid parts pay attention to energy harvesting. On this paper, energy harvesting was studied using piezoelectric effect. And, piezoelectric generator was designed and fabricated. Generators were designed by FEM simulation program and generators were made by attaching cymbal type metal plates on upper and bottom sides of a disc type piezoelectric ceramic. Using fabricated generators, output voltages dependant on thickness of ceramic, displacement of vibration, frequency of vibration were measured.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.6
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pp.92-98
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2008
The target of this paper is to study on the usefulness of the SSHI technique as a wireless electrical power supply when it is driven by mechanical vibrations of low frequency. A THUNDER series a piezoelectric material (TH7-R), which has been developed by a NASA engineer is selected for this study. A mechanical motion vibrator supplies piezoelectric material with mechanical energy. An optical fiber sensor and a pulse generating circuit are used to accomplish the parallel-SSHI technique. As a result of this study, energy harvesting using SSHI technique results in a significant increase of the electrical power flow.
Radio frequency (RF) energy harvesting technology have become a reliable and promising alternative to extend the lifetime of power-constrained wireless networks by eliminating the need for batteries. This emerging technology enables the low-power wireless devices to be self-sustaining and eco-friendly by scavenging RF energy from ambient environment or dedicated energy sources. These attributes make RF energy harvesting technology feasible and attractive to an extended range of applications. However, despite being the most reliable energy harvesting technology, there are several challenges (especially power conversion efficiency, output DC voltage and sensitivity) poised for the implementation of RF energy harvesting systems. In this article, a detailed literature on RF energy harvesting technology has been surveyed to provide guidance for RF energy harvesters design. Since signal strength of the received RF power is limited and weak, high efficiency state-of-the-art RF energy harvesters are required to design for providing sufficient DC supply voltage to wireless networks. Therefore, various designs and their trade-offs with comprehensive analysis for RF energy harvesters have been discussed. This paper can serve as a good reference for the researchers to catch new research topics in the field of RF energy harvesting.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.19
no.3
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pp.89-96
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2018
This study aims to develop a fully passive smart sensing tag utilizing RF (Radio Frequency) energy harvesting technology at UHF (Ultra High Frequency) band of 915MHz. To optimize the power collected under various radiated conditions, an efficient energy harvesting module exploiting a boost circuit with maximum power point tracking (MPPT) is employed. Specifically, the proposed tag features two orthogonal antennas to enhance its capability of both energy scavenging and data transmissions. The experimental result shows that the developed smart sensor tag can scavenge an RF input power of as low as 0.19mW at a distance of 4 meters for a 3.6Vdc output. Furthermore, the proposed smart sensor tag performs the feasibility of completely autonomous monitoring food freshness at 2 meters with a low-power sensor array.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2009.11a
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pp.277-277
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2009
In this paper, PMPG (Piezoelectric Micro Power Generator) was investigated by ANSYS FEA (Finite Element Analysis) to decrease operating frequency and improve out power. The micro power generator was designed to convert ambient vibration energy to electrical power as a ZnO piezoelectric material. To find optimal model in low vibration ambient, the shape of power generator was changed with different membrane width, thickness, length, and proof mass size. Used the ANSYS modal analysis, bending mode and stress distribution of optimal model were analyzed. Also, the displacement with the frequency range was analyzed by harmonic analysis. From the simulation results, the resonance frequency of optimal model is about 373 Hz and confirmed the possibility of ZnO micro power generator for wireless sensor node applications.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.219-219
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2008
Energy harvesting from the environment has been of great interest as a standalone power source of wireless sensor nodes for ubiquitous sensor networks (USN). There are several power generating methods such as thermal gradients, solar cell, energy produced by human action, mechanical vibration energy, and so on. Most of all, mechanical vibration is easily accessible and has no limitation of weather and environment of outdoor or indoor. In particular, the piezoelectric energy harvesting from ambient vibration sources has attracted attention because it has a relative high power density comparing with other energy scavenging methods. Through recent advances in low power consumption RF transmitters and sensors, it is possible to adopt a micro-power energy harvesting system realized by MEMS technology for the system-on-chip. However, the MEMS energy harvesting system hassome drawbacks such as a high natural frequency over 300 Hz and a small power generation due to a small dimension. To overcome these limitations, we devised a novel power generator with a spiral spring structure. In this case, the energy harvester has a lower natural frequency under 200 Hz than a normal cantilever structure. Moreover, it has higher an energy conversion efficient because shear mode ($d_{15}$) is much larger than 33 mode ($d_{33}$) and the energy conversion efficiency is proportional to the piezoelectric constant (d). We expect the spiral type MEMS power generator would be a good candidate as a standalone power generator for USN.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.27
no.1
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pp.1-6
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2017
Recent researches on radio frequency energy harvesting networks(RF-EHNs) with limited energy resource like battery have been focusing on the development of a new scheme that can effectively extend the whole lifetime of a network to semipermanent. In order for considerable increase both in the amount of energy obtained from radio frequency energy harvesting and its charging effectiveness, it is very important to design a network that supports energy harvesting and data transfer simultaneously with the full consideration of various characteristics affecting the performance of a RF-EHN. In this paper, we proposes an interference-based charging aware routing protocol(ICARP) that utilizes interference information and charging time to maximize the amount of energy harvesting and to minimize the end-to-end delay from a source to the given destination node. To accomplish the research objectives, this paper gives a design of ICARP adopting new network metrics such as interference information and charging time to minimize end-to-end delay in energy harvesting wireless networks. The proposed method enables a RF-EHN to reduce the number of packet losses and retransmissions significantly for better energy consumption. Finally, simulation results show that the network performance in the aspects of packet transmission rate and end-to-end delay has enhanced with the comparison of existing routing protocols.
We present a piezoelectric energy harvester with stopper-engaged dynamic magnifier which is capable of significantly increasing the operating bandwidth and the energy (power) harvested from a broad range of low frequency vibrations (<30 Hz). It uses a mass-loaded polymer beam (primary spring-mass system) that works as a dynamic magnifier for another mass-loaded piezoelectric beam (secondary spring-mass system) clamped on primary mass, constituting a two-degree-of-freedom (2-DOF) system. Use of polymer (polycarbonate) as the primary beam allows the harvester not only to respond to low frequency vibrations but also generates high impulsive force while the primary mass engages the base stopper. Upon excitation, the dynamic magnifier causes mechanical impact on the base stopper and transfers a secondary shock (in the form of impulsive force) to the energy harvesting element resulting in an increased strain in it and triggers nonlinear frequency up-conversion mechanism. Therefore, it generates almost four times larger average power and exhibits over 250% wider half-power bandwidth than those of its conventional 2-DOF counterpart (without stopper). Experimental results indicate that the proposed device is highly applicable to vibration energy harvesting in automobiles.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1357-1372
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2017
Energy harvesting techniques, particularly radio frequency energy harvesting (RF-EH) techniques, which are known to provide feasible solutions to enhance the performance of energy constrained wireless communication systems, have gained increasing attention. In this paper, we consider a wireless-powered cooperative communication network (WPCCN) for transferring energy in the downlink and forwarding signals in the uplink. The objective is to maximize the average transmission rate of the system, subject to the total network power constraint. We formulate such a problem as a form of wireless energy transmission based on resource allocation that searches for the joint subcarrier pairing and the time and power allocation, and this can be solved by using a dual approach. Simulation results show that the proposed joint optimal scheme can efficiently improve system performance with an increase in the number of subcarriers and relays.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.1
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pp.62-67
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2012
Owing to the rapid growth of mobile and electronic equipment miniaturization technology, the supply of micro mobile computing machine has been fast raised. Accordingly they have performed many researches on energy harvesting technology to provide promising power supply equipment to substitute existing batteries. In this paper, in order to have low resonance frequency for piezoelectric energy harvester, we have tried to make it larger than before by adopting nickel that has much higher density than silicon. We have applied it for our energy harvesting actuator instead of the existing silicon based actuator. Through such new concept and approach, we have designed energy harvesting device and made it personally by making with micromachining process. The energy harvester structure has a cantilever type and has a dimension of $10{\times}2.5{\times}0.1\;mm^3$ for length, width and thickness respectively. Its electrode type is formed by using Au/Ti of interdigitate d33 mode. The pattern size and gap size is 50 ${\mu}m$. Based on the measurement of the nickel-based piezoelectric energy harvester, it is found to have 778 Hz for a resonant frequency with no proof mass. In that resonance frequency we could get a maximum output power of 76 ${\mu}W$ at 4.8 $M{\Omega}$ being applied with 1 g acceleration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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