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Electrostatic vibration energy harvester with 2.4-GHz Cockcroft–Walton rectenna start-up - 20/01/17

Doi : 10.1016/j.crhy.2016.12.001 
Hakim Takhedmit a, , Zied Saddi a, Armine Karami b, Philippe Basset a, Laurent Cirio a
a Université Paris-Est, ESYCOM (EA 2552), UPEM, ESIEE-Paris, CNAM, 77454 Marne-la-Vallée, France 
b Laboratoire d'informatique de Paris 6 (LIP6), Université Paris 6, Paris 75005, France 

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Abstract

In this paper, we propose the design, fabrication and experiments of a macro-scale electrostatic vibration energy harvester (e-VEH), pre-charged wirelessly for the first time with a 2.4-GHz Cockcroft–Walton rectenna. The rectenna is designed and optimized to operate at low power densities and provide high voltage levels: 0.5 V at 0.76 μW/cm2 and 1 V at 1.53 μW/cm2. The e-VEH uses a Bennet doubler as a conditioning circuit. Experiments show a 23-V voltage across the transducer terminal, when the harvester is excited at 25 Hz by   of external acceleration. An accumulated energy of 275 μJ and a maximum available power of 0.4 μW are achieved.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Cet article propose la conception, la réalisation et les mesures d'un transducteur électrostatique, à base d'une capacité macroscopique, pré-chargé par une rectenna de type Cockcroft–Walton à 2,4 GHz. La rectenna est conçue et optimisée pour fonctionner à des niveaux de puissance faibles et fournir des tensions élevées : 0,5 V à 0,76 μW/cm2 et 1 V à 1,53 μW/cm2. Le transducteur électrostatique utilise le circuit de conditionnement de Bennet. Les mesures du système complet montrent des tensions supérieures à 23 V aux bornes du transducteur, lorsqu'il est excité à 25 Hz et avec une accélération externe de  . Une énergie cumulée de 275 μJ et une puissance disponible de 0,4 μW ont pu être obtenues.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Rectenna, Cockcroft–Walton rectifier, Energy harvesting, Electrostatic transduction, Bennet's doubler

Mots-clés : Rectenna, Circuit de rectification Cockcroft–Walton, Récupération d'énergie, Transduction électrostatique, Doubleur de tension de Bennet


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Vol 18 - N° 2

P. 98-106 - février 2017 Retour au numéro
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