Seo, Wan-Suck;Kim, Min-Kyu;Yu, So-Hyeon;Yoon, Eun-Jung;Park, Jun-Ho;Yu, Chong-Gun
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2011.10a
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pp.419-422
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2011
In this paper a dual-input self-powered power management system is proposed for low-power applications. The system is powered by merging the energy from a PZT vibration element and a solar cell. The proposed system consists of a charge pump for increasing the output voltage of a solar cell, a rectifier for DC conversion of the PZT output and a power management circuit for merging and managing the harvested energy. The performance of the design circuit has been verified through extensive simulation using a 0.18um CMOS technology. The chip area is $295um{\times}275um$.
Tapia-Hernandez, Alejandro;Ponce-Silva, Mario;Olivares-Peregrino, Victor Hugo;Valdez-Resendiz, Jesus Elias;Hernandez-Gonzalez, Leobardo
Journal of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.1117-1126
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2017
The main contribution of this paper is the use of sensorless active diodes to generate the gate signals for a three-phase boost-rectifier with a self-powered control scheme. The sensorless operation is achieved making use of the gate control signals generated by the active diode schemes on each of the switching devices using a pulse width half-controlled boost rectifier modulation technique (PWM-HCBR). The proposed scheme synchronizes the gate control signals with a three phase voltage supply. Autonomous operation is obtained making use of the output DC bus to feed the control circuitry, the active diodes and the driver circuitry. The three-phase boost-rectifier is supplied by a three-phase permanent magnet electric generator powered by a solar concentrator dish with variable voltage and variable frequency conditions. Experimental results report an efficiency of up to 94.6% for 25 W and an input of 3.6 V peak per phase with 450.
Self-powered neutron detector (SPND) is being widely used to monitor the reactor core of the nuclear power plants. The SPND contains a neutron-sensitive metallic emitter surrounded by a ceramic insulator. Currently, the vanadium (V) SPND has been being developed to be used in OPR1000 nuclear power plants. Some Monte Carlo simulations were accomplished to calculate the initial sensitivity of vanadium emitter material and alumina insulator with a cylindrical geometry. An MCNP code was used to simulate some factors (neutron self-shielding factor and beta escape probability from the emitter) and space charge effect of an insulator necessary to calculate the sensitivity of vanadium detector. The simulation results were compared with some theoretical and experimental values. The method presented here can be used to analyze the optimum design of the vanadium SPND and contribute to the development of TMI (Top-mount In-core Instrumentation) which might be used in the SMART and SMR.
Yoon, Il Pyung;Myeong, Cho Seung;An, Ji Yong;Oh, Seok Jin;Min, Kyeong-Sik
Journal of IKEEE
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v.26
no.3
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pp.483-487
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2022
In this paper, we design a self-powered Arduino system for solar energy harvesting and explain its operation. To perform the operation, the Arduino system senses the amount of solar energy that changes every moment and adjusts the ratio of the active mode and sleep mode operation time according to a given solar light intensity. If the intensity of sunlight is strong enough, the Arduino system can be continuously driven in active mode and receive sufficient power from sunlight. If not, the system can run in sleep mode to minimize power consumption. As a result, it can be seen that energy consumption can be minimized by reducing power consumption by up to 81.7% when using sleep mode compared to continuously driving active mode. Also, when the light intensity is at an intermediate level, the ratio between the active mode and the sleep mode is appropriately adjusted according to the light intensity to operate. The method of self-control of the operating time ratio of active mode and sleep mode, proposed in this paper, is thought to be helpful in energy-efficient operation of the self-powered systems for wearables and bio-health applications.
Recent developments in the field of energy harvesting technology that convert ambient energy resources into electricity enable the use of self-powered energy systems in wearable and portable electronic devices without the need for additional external power sources. In particular, piezoelectric-effect-based flexible energy harvesters have drawn much attention because they can guarantee power generation from ubiquitous mechanical and vibrational movements. In response to demand for sustainable, permanent, and remote use of real-life personal electronics, many research groups have investigated flexible piezoelectric energy harvesters (f-PEHs) that employ nanoscaled piezoelectric materials such as nanowires, nanoparticles, nanofibers, and nanotubes. In those attempts, they have proven the feasibility of energy harvesting from tiny periodic mechanical deformations and energy utilization of f-PEH in commercial electronic devices. This review paper provides a brief overview of f-PEH devices based on piezoelectric nanomaterials and summarizes the development history, output performance, and applications.
Makihara, Kanjuro;Shigeta, Daisuke;Fujita, Yoshiyuki;Yamamoto, Yuta
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.2
no.1
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pp.47-52
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2015
The transient phenomenon of self-powered energy-harvesting is assessed using a bond-graph method. The bond-graph is an energy-based approach to describing physical-dynamic systems. It shows power flow graphically, which helps us understand the behavior of complicated systems in simple terms. Because energy-harvesting involves conversion of power in mechanical form to the electrical one, the bond-graph is a good tool to analyze this power flow. Although the bond-graph method can be used to calculate the dynamics of combining mechanical and electrical systems simultaneously, it has not been used for harvesting analysis. We demonstrate the usability and versatility of bond-graph for not only steady analysis but also transient analysis of harvesting.
This paper describes the design and implementation of a electromagnetic energy harvesting mechanism and electronic circuit for autonomous emergency call system. This analysis results show the power output of the proposed harvesting mechanism and circuit up to max power output 5V and it can hold up to 65 msec of the power generation and 10msec of the RF transmission. Based on the these testing results, the implementation of autonomous emergency call device without battery power or any external power source is feasible.
Mechanical shim is an advanced technology for reactor power and axial offset control with control rod assemblies. To address the adverse accuracy impact on the ex-core power range neutron flux measurements-based axial offset control resulting from the variable positions of control rod assemblies, the lead-lag-compensated in-core self-powered vanadium detector signals are utilized. The prompt ${\gamma}$ current of self-powered detector is ignored normally due to its weakness compared with the delayed ${\beta}$ current, although it promptly reflects the flux change of the core. Based on the features of the prompt ${\gamma}$ current, a method for configuration of the lead-lag dynamic compensator is proposed. The simulations indicate that the method can improve dynamic response significantly with negligible adverse effects on the steady response. The robustness of the design implies that the method is of great value for engineering applications.
Smart window technology has become a major component of smart buildings, leading to energy savings and enhanced functionality. Smart windows work like curtains or blind screens, blocking external light sources. Smart window components employ electrochromic or photochromic materials that can selectively block sunlight when electricity is applied. The installation of low-E glass and building-integrated photovoltaics (BIPV) is being encouraged in accordance with the policy on saving building energy. To incorporate BIPV into smart windows, the transparency and colors of transparent photovoltaics must be optimized. The power sources required to operate these smart windows take advantage of the transparent color of the solar cells, which also facilitates aesthetics. Self-powered smart windows that combine electrochromic or photochromic screens with transparent solar cells suggest a promising convergent technology.
Innovative and advanced technologies, including robots, augmented reality, virtual reality, the Internet of Things, and wearable medical equipment, have largely emerged as a result of the rapid evolution of modern society. For these applications, pressure monitoring is essential and pressure sensors have attracted considerable interest. To improve the sensor performance, several new designs of pressure sensors have been researched based on resistive, capacitive, piezoelectric, optical, and triboelectric types. In particular, optical pressure sensors have been actively studied owing to their advantages, such as robustness to noise and remote sensing capability. Herein, a review of recent research on optical pressure sensors with self-powered sensing, remote sensing, high spatial resolution, and multimodal sensing capabilities is presented from the viewpoints of design, fabrication, and signal processing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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