人類環境:非諧振系統

   上述提及的諧振能量采集器可以適應于例如在機器環境中相對較高頻率的振動。OPA2277U/2K5針對人體的案例情況,觀察到的運動特征在于低頻和高振幅。設計這種小尺寸器件可能在低頻諧振時不是很明顯。此外,外部運動的振幅通常大于檢測質量塊允許的位移。因此,應該開發利用非線性原理的替代設計。質量塊的旋轉而不是線性內部運動適用于低頻輸人運動。最顯著的例子是自動上弦自動腕表。本章參考文獻[⒍]提出了旋轉質量發電機可能的運行模式 和功率極限的分析。

   針對低頻,miao提出了基于靜電轉換的系統,如圖9.17a[63]所示。采集器的結構非常類似于先前討論的諧振器件的結構。也就是說,它由構成可變電容器的可移動板的檢測質量塊組成,通過彈性懸架連接到封裝結構。然而,工作原理是不同的。在圖9.17中,使用充電或電壓源對固定電極進行充電,其結果是最終檢測質量塊被卡住。檢測質量塊保持在該位置,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,檢測質量塊就被釋放。由于位移,可動電極抵抗靜電力進行工作,導致電荷積聚。當檢測質量塊到達位于器件另一邊的接觸焊盤時,這些電荷被提取c這個配置的第一個原型器件體積為0.6c耐,當被1g的正弦加速度以30Hz頻率激勵時,輸出功率大約為4uW。借此概念,輸出功率可以進一步提高,而且甚至也可以達到更低的激勵頻率.