電磁式換能

   根據法拉第電磁感應定律,電磁轉換器依靠由通過導體線圈的磁通量變化而引起的電動勢。對于能量采集器,磁通量B的來源通常是永磁體。OPA2241UA連接到線圈或者磁鐵的質量塊的運動引起了磁通量的變化,在線圈中產生電流。電磁采集器的一個例子顯示在圖9.16中。在這個系統中,線圈是固定的,NdFeB磁鐵附著于一個懸臂形狀的振動結構中。這個器件的質量塊質量為 0.06g,振動頻率為52Hz時,能產生的弱uW功率。

   輸出功率的優化:Sterken發展了描述轉換器的線性化模型,對于質量塊的小的位移是有效的:5:]。從這些模型中,可以導出消散到外部負載電阻R的功率的封閉形式表達式。對于上面描述的3種轉換機制,采集功率的表達式能夠用同樣一個表達式來表明。此外,當正弦輸人振動頻率ω等同于機械諧振器的諧振頻率吼時,能夠獲得功率最大值Pm。此外,電阻必須匹配采集器阻抗的絕對值。Pm的表達式在方程式(9.8)中給出。

   式中,Κ為采集器的有效機電耦合系數,它與在一個振蕩周期機械能轉化為電能 的數量有關。在最佳發電量時,'Qm的積必須達到方程式(9.7)給出的理論極限最大值。

   正如討論的簡單模型,在考慮發電量時,輸入振動和振動質量汛的頻率ω和振幅zO是主要的參數。也應通過限制寄生耗散來增加Qm。降低由于壓力引起的不希望的阻尼可以通過使用真空包裝來實現[59]。另一方面,由于結構和錨固損耗導致的寄生耗散最小化仍然是一項復雜的工程任務.