电磁式换能

   根据法拉第电磁感应定律,电磁转换器依靠由通过导体线圈的磁通量变化而引起的电动势。对于能量采集器,磁通量B的来源通常是永磁体。OPA2241UA连接到线圈或者磁铁的质量块的运动引起了磁通量的变化,在线圈中产生电流。电磁采集器的一个例子显示在图9.16中。在这个系统中,线圈是固定的,NdFeB磁铁附着于一个悬臂形状的振动结构中。这个器件的质量块质量为 0.06g,振动频率为52Hz时,能产生的弱uW功率。

   输出功率的优化:Sterken发展了描述转换器的线性化模型,对于质量块的小的位移是有效的:5:]。从这些模型中,可以导出消散到外部负载电阻R的功率的封闭形式表达式。对于上面描述的3种转换机制,采集功率的表达式能够用同样一个表达式来表明。此外,当正弦输人振动频率ω等同于机械谐振器的谐振频率吼时,能够获得功率最大值Pm。此外,电阻必须匹配采集器阻抗的绝对值。Pm的表达式在方程式(9.8)中给出。

   式中,Κ为采集器的有效机电耦合系数,它与在一个振荡周期机械能转化为电能 的数量有关。在最佳发电量时,'Qm的积必须达到方程式(9.7)给出的理论极限最大值。

   正如讨论的简单模型,在考虑发电量时,输入振动和振动质量汛的频率ω和振幅zO是主要的参数。也应通过限制寄生耗散来增加Qm。降低由于压力引起的不希望的阻尼可以通过使用真空包装来实现[59]。另一方面,由于结构和锚固损耗导致的寄生耗散最小化仍然是一项复杂的工程任务.