В этом примере показано, как смоделировать устройство, которое получает энергию от вибрирующего объекта при помощи piezo гибочного станка. Устройство использует эту энергию зарядить батарею и привести в действие загрузку.
Эти устройства распространены в приложениях малой мощности, которые требуют энергетической автономии, такой как носимые устройства или датчики в транспортных средствах.
В этом примере источники вибрации, из которых получена энергия: * Синусоидальный — источник вибрации является механизмом транспортного средства, вращающегося на постоянной скорости. * Сигнал щебета с увеличением или уменьшением частоты — источник вибрации является механизмом, который растет или вниз в скорости.
Этот энергетический комбайн состоит из piezo гибочного станка, выпрямителя и конвертера DC-DC.
Левый конец piezo гибочного станка фиксируется к вибрирующему объекту, обеспечивая движение. Правильный конец piezo гибочного станка соединяется с дополнительной массой. Из-за эластичности, массы и инерции piezo гибочного станка, движение правильного конца не синхронно к левому концу. Деформации производят затем заряд и напряжение через электрические терминалы piezo гибочного станка, которые получены в степень.
Двухполупериодный выпрямитель преобразовывает мощность переменного тока, сгенерированную piezo гибочным станком в мощность постоянного тока. Это включает четыре диода и конденсатор, который действует как фильтр, чтобы сглаживать напряжение постоянного тока.
Понижающий конвертер регулирует напряжение, чтобы передать максимальную возможную власть к загрузке и гарантирует, что передача власти однонаправлена. В этом примере импульсный генератор управляет конвертером в разомкнутом контуре с фиксированной частотой переключения и рабочим циклом. Если источник вибрации не имеет постоянной частоты, или он содержит гармоники, можно спроектировать более сложный контроллер с обратной связью, чтобы оптимизировать передачу власти и повысить эффективность энергетического комбайна в различных условиях.
Первоначально, энергетический комбайн заряжает батарею. Затем и энергетический комбайн и питание от батареи постоянная загрузка степени.
График ниже показов результаты источника вибрации, колеблющегося на постоянной частоте
Output power at final time = 68.7864 mW
С механической точки зрения пьезоэлектрические гибочные станки являются гибкими лучами с естественной основной частотой колебания. Когда piezo гибочный станок колеблется на этой резонансной частоте, он производит максимальную энергию.
Частота источника близко к резонансной частоте, таким образом, это производит почти максимальную возможную энергию для этого энергетического комбайна.
График ниже показов результаты источника вибрации с линейно увеличивающейся частотой
Output power at final time = 0.71398 mW
Увеличения выходной мощности как источник приближаются к резонансной частоте. Затем это уменьшается, когда источник превышает резонансную частоту.
