Научно-исследовательский центр Holst Centre и компания Imec протестировали дополнительную систему масс-пружины для увеличения мощности накопителя энергии на основе МЭМС. При установке компактного накопителя на металлический стержень было достигнуто усиление мощности до коэффициента 51. Это решение может быть легко реализовано в изделиях, для которых недостаточна мощность, производимая заводским накопителем.
Колебательные накопители энергии усиливают входную вибрацию за счёт механического резонанса подвижной системы. С помощью регулируемого (электростатический накопитель) или пьезоэлектрического конденсатора (пьезоэлектрический накопитель) механическая энергия резонирующей системы частично превращается в электрическую. Выходная мощность обычно находится в диапазоне от 50 до 500 мкВт. Исследовательский центр Holst Centre и компания Imec представили способ усиления выходной мощности такого накопителя путем установки компактного МЭМС накопителя на стальной стержень. Подобного результата можно добиться с помощью добавления второй массы и пружины в систему масс-пружины заводского накопителя. Этот способ очень действенен в случаях, когда вибрации слишком малы, чтобы производить полезную мощность, или для применений с источниками синусоидальной вибрации, например, двигатели, для которых пропускная способность накопителя слишком мала.
Добавлением дополнительной системы масс-пружины создаётся спаренный генератор, в котором вторая масса состоит из массы самого накопителя и массы дополнительного стержня. Присутствие этой системы разделяет первоначальную резонансную частоту накопителя на две частоты. Две новые амплитуды можно расширить по сравнению с первоначальной амплитудой накопителя путем настройки коэффициента масс (коэффициент = &alpha-) и констант пружины (коэффициент = &beta-) обеих систем (накопитель и стержень с накопителем). Для стального стержня длиной несколько сантиметров это достигается при массе накопителя (обычно 0,039 г) в 100 раз меньше суммы масс стержня с накопителем. При использовании этого способа было продемонстрировано усиление мощности в пьезоэлектрическом накопителе до коэффициента 51, приводящее к разрешающей способности 1,2 мВ/г2.
Полученные результаты были представлены недавно на Конференции PowerMEMS 2012 (www.powermems.org). Дополнительные результаты будут представлены на следующей Конференции MEMS 2013.
Источник: ostec-group.ru