بررسی برداشت انرژی از ارتعاشات تیر ذوزنقه‌ای با یک لایه پیزوالکتریک با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده

نیاز به تامین انرژی مدارهای کم مصرف الکترونیکی نظیر سنسورها و سیستم های بی‌سیم در سال های اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است.وزن زیاد، عمر محدود باتری ها و همچنین مشکل تعویض آن‌ها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی است. در میان منابع مختلف انرژی محیطی، ارتعاشات مکانیکی به دلیل در دسترس بودن، رواج زیادی پیدا کرده است. از بین روش-های گوناگون برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی، روش پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی-مکانیکی از روش های خوب برداشت انرژی است. متداول ترین وسیله برداشت کننده انرژی از ارتعاشات، تیر یکسرگیردار با یک یا چند لایه پیزوالکتریک است.در مقاله حاضر، تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات تیر یکسرگیردار ذوزنقه ای اویلر-برنولی، با یک لایه پیزوالکتریک و تحریک پایه، با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده بررسی می گردد. در ابتدا، معادلات حرکت سیستم به صورت تحلیلی به دست آمده و سپس با استفاده از روش مودهای فرضی (مربوط به تیر مستطیلی)، فرکانس های طبیعی سیستم محاسبه شده و نمودارهای مربوط به ولتاژ، جریان و توان ارایه گردیده اند. جهت صحه گذاری بر نتایج به دست آمده، نمودارهای ولتاژ، جریان و توان برای پیکره بندی ذوزنقه ای نزدیک به پیکره بندی مستطیلی، که نتایج آن در مراجع منتشر شده است، مورد مقایسه قرار می گیرد. در ادامه، پارامترهای عملکردی برداشت کننده انرژی با پیکره-بندی ذوزنقه‌ای، با تغییرات مقدار مقاومت مصرف کننده انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.