人類環(huán)境:非諧振系統(tǒng)

   上述提及的諧振能量采集器可以適應(yīng)于例如在機(jī)器環(huán)境中相對(duì)較高頻率的振動(dòng)。OPA2277U/2K5針對(duì)人體的案例情況,觀察到的運(yùn)動(dòng)特征在于低頻和高振幅。設(shè)計(jì)這種小尺寸器件可能在低頻諧振時(shí)不是很明顯。此外,外部運(yùn)動(dòng)的振幅通常大于檢測(cè)質(zhì)量塊允許的位移。因此,應(yīng)該開發(fā)利用非線性原理的替代設(shè)計(jì)。質(zhì)量塊的旋轉(zhuǎn)而不是線性內(nèi)部運(yùn)動(dòng)適用于低頻輸人運(yùn)動(dòng)。最顯著的例子是自動(dòng)上弦自動(dòng)腕表。本章參考文獻(xiàn)[⒍]提出了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量發(fā)電機(jī)可能的運(yùn)行模式 和功率極限的分析。

   針對(duì)低頻,miao提出了基于靜電轉(zhuǎn)換的系統(tǒng),如圖9.17a[63]所示。采集器的結(jié)構(gòu)非常類似于先前討論的諧振器件的結(jié)構(gòu)。也就是說,它由構(gòu)成可變電容器的可移動(dòng)板的檢測(cè)質(zhì)量塊組成,通過彈性懸架連接到封裝結(jié)構(gòu)。然而,工作原理是不同的。在圖9.17中,使用充電或電壓源對(duì)固定電極進(jìn)行充電,其結(jié)果是最終檢測(cè)質(zhì)量塊被卡住。檢測(cè)質(zhì)量塊保持在該位置,直到由外部加速度引起的慣性力克服靜電吸引。只要平衡被打破,檢測(cè)質(zhì)量塊就被釋放。由于位移,可動(dòng)電極抵抗靜電力進(jìn)行工作,導(dǎo)致電荷積聚。當(dāng)檢測(cè)質(zhì)量塊到達(dá)位于器件另一邊的接觸焊盤時(shí),這些電荷被提取c這個(gè)配置的第一個(gè)原型器件體積為0.6c耐,當(dāng)被1g的正弦加速度以30Hz頻率激勵(lì)時(shí),輸出功率大約為4uW。借此概念,輸出功率可以進(jìn)一步提高,而且甚至也可以達(dá)到更低的激勵(lì)頻率.