人类环境:非谐振系统

   上述提及的谐振能量采集器可以适应于例如在机器环境中相对较高频率的振动。OPA2277U/2K5针对人体的案例情况,观察到的运动特征在于低频和高振幅。设计这种小尺寸器件可能在低频谐振时不是很明显。此外,外部运动的振幅通常大于检测质量块允许的位移。因此,应该开发利用非线性原理的替代设计。质量块的旋转而不是线性内部运动适用于低频输人运动。最显著的例子是自动上弦自动腕表。本章参考文献[⒍]提出了旋转质量发电机可能的运行模式 和功率极限的分析。

   针对低频,miao提出了基于静电转换的系统,如图9.17a[63]所示。采集器的结构非常类似于先前讨论的谐振器件的结构。也就是说,它由构成可变电容器的可移动板的检测质量块组成,通过弹性悬架连接到封装结构。然而,工作原理是不同的。在图9.17中,使用充电或电压源对固定电极进行充电,其结果是最终检测质量块被卡住。检测质量块保持在该位置,直到由外部加速度引起的惯性力克服静电吸引。只要平衡被打破,检测质量块就被释放。由于位移,可动电极抵抗静电力进行工作,导致电荷积聚。当检测质量块到达位于器件另一边的接触焊盘时,这些电荷被提取c这个配置的第一个原型器件体积为0.6c耐,当被1g的正弦加速度以30Hz频率激励时,输出功率大约为4uW。借此概念,输出功率可以进一步提高,而且甚至也可以达到更低的激励频率.