写真1　振動発電で送信できた画像データ

Photo 1: Image data transmitted through vibration energy harvesting

横山商会は、振動発電で初となる画像データの無線送信を実現させました（写真1）。しかも利用したデバイスはMサイズ(全長8cm)と小型のものです。ポイントは、電力変換回路で、トランスを利用することで昇圧回路の効率を大幅に向上しました。また整流回路の効率も高め、更に2次電池（リチウムイオン電池：ニチコン製）の個数（容量）を増やせる拡張性のある回路としました（写真2）。

Yokoyama Shokai has achieved wireless transmission of image data using vibration energy harvesting for the first time (Photo 1). What’s remarkable is that they used a small-sized device (M size, 8 cm in total length) for this purpose. The key point lies in the power conversion circuit, which significantly improved the efficiency of the boost circuit by utilizing a transformer. They also enhanced the efficiency of the rectification circuit and designed a scalable circuit that allows for increased capacity by adding more secondary batteries (lithium-ion batteries, manufactured by Nichicon) (Photo 2).

以上の改良により、実際、写真3のように振動発電を電源に、小型カメラで撮像された静止画像データをWifiで送信できることを実証しました。具体的にはMサイズを真空ポンプに固定し、この振動発電の電力を蓄電、 1日に1回の頻度でWebカメラを動作し、このデータを送信しました。画像データは後処理でクラウド上でも確認できます。 機械の予知保全やインフラモニタリングにおいては画像で機械や構造体の異常や劣化を判断することも多いです。従来、このための電源は有線、または電池ですが、前者はアダプタ(AC100V→3.3V)が必要で、また線の引き回しも面倒、後者の場合、直ぐに電池切れになります。V-GENERATORと開発した回路により、適当な振動があれば、これが配線、電池不要でできることになります。つまりV-GENERATORの活用の幅が大きく広がります。なお、この回路においては、5%程度の周波数の変動にも対応できるような制御も実装しています。

With the aforementioned improvements, we have successfully demonstrated the ability to use vibration energy harvesting as a power source to wirelessly transmit still image data captured by a small-sized camera, as shown in Photo 3. Specifically, we fixed the M-sized device to a vacuum pump and utilized the harvested vibration energy to power a web camera, which operated once a day and transmitted the captured data via Wi-Fi. The image data can also be accessed and reviewed on the cloud through post-processing. In the field of predictive maintenance and infrastructure monitoring, visual inspection of machinery and structures is often crucial to identify abnormalities and deterioration. Traditionally, wired connections or batteries were used as power sources for such applications. However, the former requires an adapter (AC100V→3.3V) and cumbersome wiring, while the latter often suffers from quick battery depletion. By utilizing the V-GENERATOR and the developed circuit, we can now accomplish these tasks without the need for wiring or batteries, simply by harnessing suitable vibrations. This significantly expands the range of applications for the V-GENERATOR. Furthermore, the circuit implementation includes controls that can accommodate frequency variations of up to 5%.

つまり経年や温度の変化による振動源やデバイスの特性の変動にも対応できるようになっています。これは近々、写真4のようなサンプル （┏V-V┛Power：ブイ２パワー） として提供を開始する予定で、また随時、V-COLLABOのサイトにて、その性能や実際の使用感の情報をアップしていきます。
なお本開発は令和３年度いしかわ次世代産業創造ファンド事業の支援を受けて実施されました。横山商会では、ここで得た知見を基に、新たな技術/製品開発へ展開しています。

In other words, it is now capable of adapting to changes in vibration sources and device characteristics due to aging and temperature variations. We plan to offer a sample product, as shown in Photo 4 (V-V Power), in the near future. We will continuously update information on its performance and user experience on the V-COLLABO website.
This development project was conducted with the support of the Ishikawa Next-Generation Industrial Creation Fund in the fiscal year 2021. YOKOYAMA Corporation is leveraging the knowledge gained from this project to further advance new technology and product development.