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IEC 63150-1 Ed. 1.0 b:2019 Semiconductor devices - Measurement and evaluation methods of kinetic energy harvesting devices under practical vibration environment - Part 1: Arbitrary and random mechanical vibrations, 2019
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms and definitions
- 4 Characteristics of kinetic energy harvesting devices
- 5 Vibration testing equipment [Go to Page]
- 5.1 General
- 5.2 Vibration exciter
- 5.3 Mounting fixture
- 5.4 Acceleration sensor
- 5.5 Read-out circuit
- 5.6 Data recorder
- 6 Preparation of test bed and device [Go to Page]
- 6.1 General
- 6.2 Evaluation of vibration conditions
- 6.3 Evaluation of electronic noise
- 7 Testing methods [Go to Page]
- 7.1 External load
- 7.2 Testing time
- 7.3 Test environment
- 7.4 Measurement conditions
- 8 Measuring procedures [Go to Page]
- 8.1 General
- 8.2 Single frequency response
- 8.3 Frequency sweeping response
- 8.4 Random vibration response
- 9 Test report
- Annex A (informative) Example of measurement for kinetic energy harvesting device [Go to Page]
- A.1 General
- A.2 Electret energy harvester with linear spring
- A.3 Inverse-magnetostrictive energy harvester with nonlinear spring
- A.4 Piezoelectric energy harvester with broadband response
- Annex B (informative) Definition of random vibration
- Bibliography
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Testing equipment for kinetic energy harvesting device for mechanical vibration
- Figure A.1 – Photo of the electret energy harvester
- Figure A.2 – Read-out circuit using voltage divider
- Figure A.3 – Output power for sinusoidal excitation at 30,4 Hz versus the external load
- Figure A.4 – Voltage waveforms for 30,4 Hz sinusoidal excitation at different zero-peak accelerations
- Figure A.5 – Maximum, minimum, and RMS output voltages for frequency sweeping at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.6 – Output power for frequency sweeping from 15 Hz to 45 Hz at differentzero-to-peak accelerations
- Figure A.7 – Voltage waveforms for the random vibration with different acceleration spectral densities
- Figure A.8 – Photo of the magnetostrictive energy harvester
- Figure A.9 – Measurement circuit
- Figure A.10 – Output power for sinusoidal excitation at 98 Hz versus the external load (zero-to-peak acceleration is 9,8 m/s2)
- Figure A.11 – Voltage waveforms for 116 Hz sinusoidal excitation at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.12 – Power spectra of the output voltage for frequency sweeping from 60 Hz to 180 Hz at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.13 – Voltage waveforms for the random vibration 0,49 (m/s2)2/Hz
- Figure A.14 – Photo of the piezoelectric energy harvester
- Figure A.15 – Read-out circuit using a voltage divider
- Figure A.16 – Output power for 40 Hz sinusoidal excitation versus the external load (zero-to-peak acceleration is 0,98 m/s2)
- Figure A.17 – Voltage waveforms for 40 Hz sinusoidal excitation at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.18 – Voltage waveforms for frequency sweeping from 20 Hz to 60 Hz at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.19 – Power spectra of the output power for frequency sweeping from 20 Hz to 60 Hz at different zero-to-peak accelerations
- Figure A.20 – Voltage waveforms for the random vibration at different acceleration spectral densities
- Figure B.1 – Random vibration with uniform acceleration spectral density
- Figure B.2 – Example data of random vibration
- Tables [Go to Page]
- Table A.1 – Vibration exciter used in sinusoidal vibration
- Table A.2 – Vibration exciter used in random vibration
- Table A.3 – Acceleration sensor used in sinusoidal vibration
- Table A.4 – Acceleration sensor used in random vibration
- Table A.5 – Output voltage and power for sinusoidal excitation at the rated frequency
- Table A.6 – Output voltage for sinusoidal excitation with frequency sweeping
- Table A.7 – Maximum output power for frequency sweeping from 15 Hz to 45 Hz
- Table A.8 – Peak-to-peak voltage, RMS output voltage, and mean output powerfor random vibration
- Table A.9 – Vibration exciter used in sinusoidal vibration
- Table A.10 – Acceleration sensor used in sinusoidal and random vibrations
- Table A.11 – Output voltage and power for sinusoidal excitation at the rated frequency
- Table A.12 – RMS output voltage and mean output power for random vibration
- Table A.13 – Vibration exciter used in sinusoidal vibration
- Table A.14 – Vibration exciter used in random vibration
- Table A.15 – Acceleration sensor used in sinusoidal vibration
- Table A.16 – Acceleration sensor used in random vibration
- Table A.17 – Output voltage and power for sinusoidal excitation at the rated frequency
- Table A.18 – Output voltage for sinusoidal excitation with frequency sweeping
- Table A.19 – Maximum output power for frequency sweeping from 20 Hz to 60 Hz
- Table A.20 – Peak-to-peak voltage, RMS output voltage, and mean output power for random vibration
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- 1 Domaine d’application
- 2 Références normatives
- 3 Termes et définitions
- 4 Caractéristiques des dispositifs de captage d’énergie cinétique
- 5 Équipement d’essai de vibrations [Go to Page]
- 5.1 Généralités
- 5.2 Excitateur de vibrations
- 5.3 Dispositif de montage
- 5.4 Capteur d’accélération
- 5.5 Circuit de lecture
- 5.6 Enregistreur de données
- 6 Préparation du banc d’essai et du dispositif [Go to Page]
- 6.1 Généralités
- 6.2 Appréciation des conditions de vibrations
- 6.3 Appréciation du bruit électronique
- 7 Méthodes d’essai [Go to Page]
- 7.1 Charge extérieure
- 7.2 Durée des essais
- 7.3 Environnement d’essai
- 7.4 Conditions de mesure
- 8 Modes opératoires de mesure [Go to Page]
- 8.1 Généralités
- 8.2 Réponse à fréquence unique
- 8.3 Réponse à un balayage de fréquence
- 8.4 Réponse à des vibrations aléatoires
- 9 Rapport d’essai
- Annexe A (informative) Exemple de mesure à effectuer sur le dispositif de captage d’énergie cinétique [Go to Page]
- A.1 Généralités
- A.2 Dispositif de captage d’énergie à électret à ressort linéaire
- A.3 Dispositif de captage d’énergie magnétostrictif inverse à ressort non linéaire
- A.4 Dispositif de captage d’énergie piézoélectrique à réponse à bande large
- Annexe B (informative) Définition des vibrations aléatoires
- Bibliographie
- Figures [Go to Page]
- Figure 1 – Équipement d’essai pour dispositif de captage d’énergie cinétique concernant les vibrations mécaniques
- Figure A.1 – Photographie du dispositif de captage d’énergie à électret
- Figure A.2 – Circuit de lecture utilisant un diviseur de tension
- Figure A.3 – Puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale de 30,4 Hz en fonction de la charge extérieure
- Figure A.4 – Formes d’onde de tension pour une excitation sinusoïdale de 30,4 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.5 – Tensions de sortie maximale, minimale, et efficace pour un balayage de fréquence à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.6 – Puissance de sortie pour un balayage de fréquence entre 15 Hz et 45 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.7 – Formes d’onde de tension pour des vibrations aléatoires ayant différentes densités spectrales d’accélération
- Figure A.8 – Photographie du dispositif de captage d’énergie magnétostrictif
- Figure A.9 – Circuit de mesure
- Figure A.10 – Puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale de 98 Hz en fonction de la charge extérieure (l’accélération de zéro à crête est de 9,8 m/s2)
- Figure A.11 – Formes d’onde de tension pour une excitation sinusoïdale de 116 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.12 – Spectres de puissance de la tension de sortie pour un balayage de fréquence entre 60 Hz et 180 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.13 – Formes d’onde de tension pour des vibrations aléatoires de 0,49 (m/s2)2/Hz
- Figure A.14 – Photographie du dispositif de captage d’énergie piézoélectrique
- Figure A.15 – Circuit de lecture utilisant un diviseur de tension
- Figure A.16 – Puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale de 40 Hz en fonction de la charge extérieure (l’accélération de zéro à crête est de 0,98 m/s2)
- Figure A.17 – Formes d’onde de tension pour une excitation sinusoïdale de 40 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.18 – Formes d’onde de tension pour un balayage de fréquence entre 20 Hz et 60 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.19 – Spectres de puissance de la tension de sortie pour un balayage de fréquence entre 20 Hz et 60 Hz à différentes accélérations de zéro à crête
- Figure A.20 – Formes d’onde de tension pour des vibrations aléatoires ayant différentes densités spectrales d’accélération
- Figure B.1 – Vibrations aléatoires ayant une densité spectrale d’accélération uniforme
- Figure B.2 – Exemples de données concernant les vibrations aléatoires
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau A.1 – Excitateur de vibrations utilisé pour les vibrations sinusoïdales
- Tableau A.2 – Excitateur de vibrations utilisé pour des vibrations aléatoires
- Tableau A.3 – Capteur d’accélération utilisé pour les vibrations sinusoïdales
- Tableau A.4 – Capteur d’accélération utilisé pour des vibrations aléatoires
- Tableau A.5 – Tension de sortie et puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale à la fréquence assignée
- Tableau A.6 – Tension de sortie pour une excitation sinusoïdale avec un balayage de fréquence
- Tableau A.7 – Puissance de sortie maximale pour un balayage de fréquence entre 15 Hz et 45 Hz
- Tableau A.8 – Tension crête à crête, tension de sortie efficace et puissance de sortie moyenne pour des vibrations aléatoires
- Tableau A.9 – Excitateur de vibrations utilisé pour les vibrations sinusoïdales
- Tableau A.10 – Capteur d’accélération utilisé pour les vibrations sinusoïdales et aléatoires
- Tableau A.11 – Tension de sortie et puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale à la fréquence assignée
- Tableau A.12 – Tension de sortie efficace et puissance de sortie moyennepour des vibrations aléatoires
- Tableau A.13 – Excitateur de vibrations utilisé pour les vibrations sinusoïdales
- Tableau A.14 – Excitateur de vibrations utilisé pour des vibrations aléatoires
- Tableau A.15 – Capteur d’accélération utilisé pour les vibrations sinusoïdales
- Tableau A.16 – Capteur d’accélération utilisé pour des vibrations aléatoires
- Tableau A.17 – Tension de sortie et puissance de sortie pour une excitation sinusoïdale à la fréquence assignée
- Tableau A.18 – Tension de sortie pour une excitation sinusoïdale avec un balayage de fréquence
- Tableau A.19 – Puissance de sortie maximale pour un balayage de fréquence entre 20 Hz et 60 Hz
- Tableau A.20 – Tension crête à crête, tension de sortie efficace et puissance de sortie moyenne pour des vibrations aléatoires [Go to Page]