Пьезо Бендер Энергетический Комбайн
Этот пример показывает, как смоделировать устройство, которое собирает энергию от вибрирующего объекта с помощью пьезобензера. Устройство использует эту энергию для зарядки аккумулятора и питания нагрузки.
Эти устройства распространены в низкоэнергетических приложениях, которые требуют энергетической автономности, таких как носимые устройства или датчики в транспортных средствах.
В этом примере источниками вибрации, из которых собирается энергия, являются: * Синусоидальный - Источник вибрации является двигателем транспортного средства, вращающегося с постоянной скоростью. * Щебет сигнал с увеличением или уменьшением частоты - Источник вибрации является двигателем, который растёт вверх или вниз по скорости.
Обзор модели
Этот энергетический комбайн состоит из пьезогенератора, выпрямителя и преобразователя постоянного тока.
Левый конец пьезогибателя зажат к вибрирующему объекту, форсируя движение. Правый конец пьезогенератора соединяется с дополнительной массой. Из-за упругости, массы и инерции пьезогенератора движение правого конца не синхронно левому концу. Деформации производят заряд и напряжение через электрические клеммы пьезогенератора, которые собираются в степень.
Выпрямитель с полной волной преобразует степень переменного тока, генерируемую пьезогибателем, в степень постоянного тока. Он содержит четыре диода и конденсатор, который действует как фильтр для сглаживания постоянного напряжения.
Понижающий конвертер регулирует напряжение для передачи максимально возможной степени на нагрузку и гарантирует, что передача степени является однонаправленной. В этом примере импульсный генератор управляет преобразователем в разомкнутом контуре с фиксированной частотой переключения и коэффициентом заполнения. Если источник вибрации не имеет постоянной частоты или он содержит гармоники, можно спроектировать более сложный контроллер с обратной связью, чтобы оптимизировать передачу степени и улучшить эффективность сбора энергии в различных условиях.
Первоначально энергоуборочный комбайн заряжает батарею. Затем и энергоуборочный комбайн, и батарея степени постоянную степень нагрузку.
Результаты графика для синусоидального источника
Рисунок ниже показывает результаты колебания источника вибрации на постоянной частоте
Output power at final time = -2.2656e-13 mW
С механической точки зрения пьезоэлектрические изгибы являются гибкими лучами с естественной основной частотой колебаний. Когда пьезогибатель колеблется на этой резонансной частоте, он генерирует максимальную степень.
Частота источника близка к резонансной частоте, поэтому она генерирует почти максимально возможную степень для этого энергетического комбайна.
Результаты построения графика для источника щебета
На графике ниже показаны результаты работы источника вибрации с линейно увеличивающейся частотой
Output power at final time = 0.71436 mW
Выходная степень увеличивается, когда источник приближается к резонансной частоте. Затем он уменьшается, когда источник превышает резонансную частоту.