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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林建安
論文名稱:應用於增進行走平衡感之能量收集與隨機震動驅動電路
論文名稱(外文):Battery-free random noise vibration generator IC for walking balance enhancement
指導教授:徐永珍徐永珍引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:平衡感
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老人跌倒意外一直是令養護機構為之頭痛的議題,其主要原因來自平衡感的敏銳程度下降。應用在膚覺上的隨機共振提升平衡感能力研究近年來已相當成熟,實驗數據顯示隨機共振現象能提升微弱訊號的感測。當施加一個隨機震動於腳底,人體偵測身體傾斜的能力可被提升,進而提升平衡感的敏銳程度。本篇論文研究利用隨機共振的概念,整合能量再生與致動器驅動,發展出一套自體行走發電同時提升平衡感能力的裝置,降低跌倒意外的發生。
內文說明壓電換能器與壓電致動器的選取、電性模型的建立。以及如何利用AC/DC與DC/DC電路儲存壓電材料的產生的能量,供應給致動器驅動電路產生具有隨機亂數強度的震動,最終達成膚覺隨機共振來提升行進時的平衡感。
本晶片透過國家晶片設計中心,以TSMC 2P4M 0.35μm CMOS 標準製程實現,晶片面積為1.38mm×1.26mm。

第一章序論
1-1 研究背景與發展現況
1-1-1 人體自我平衡機
1-1-2 隨機共振理論
1-1-3 人體平衡感提升實驗
1-1-4 系統驗證實驗
1-2 研究動機
1-3 論文章節架構

第二章系統架構概述
2-1 外部元件介紹
2-1-1 壓電換能器 (PZT Energy Transducer)
2-1-2 壓電制動器 (PZT Actuator)
2-2 能量回收系統
2-3 致動器驅動系統
2-3-1 訊號調變機制

第三章子系統分析與實現
3-1 AC/DC
3-2 休眠控制電路
3-3 低壓降穩壓器 (Low Dropout Regulator)
3-3-1 小訊號分析
3-3-2 常用補償技巧
3-3-3 本文LDR 電路設計
3-3-4 暫態特性提升電路
3-4 帶差參考電壓源 (Bandgap Reference)
3-5 時脈產生電路
3-6 隨機雜訊產生電路
3-7 致動器驅動訊號控制電路
3-8 固定轉導偏壓電路

第四章電路模擬與晶片佈局
4-1 能量輸入狀態
4-1-1 模擬結果
4-2 雜訊振動驅動電路
4-3 電路佈局

第五章量測考量及結果
5-1 量測儀器介紹
5-2 環境架設
5-3 量測結果
5-4 問題討論

第六章總結

參考文獻
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