تحلیل دینامیک حاکم بر رفتارتیر برداشتگر انرژی الکترومکانیکی با ساختار پیزوالکتریک

در این مقاله رفتار دینامیکی حاکم بر تیر الکترومکانیکی برداشت گر انرژی با استفاده از لایه های پیزوالکتریک موردبررسی قرار گرفته است. دو پیکربندی مرسوم سری و موازی در نحوه اتصال لایه های پیزوالکتریک در نظر گرفته و معادله حاکم بر سیستم برای هر دو پیکربندی به دست آمده است. پس از جداسازی معادله حرکت تیر و استخراج معادله الکتریکی، معادلات به دو رابطه کوپل شده منجر شده و درنهایت در دو فاز ارتعاشات آزاد و ارتعاشات اجباری حل شده است. قانون بقای انرژی برای میکرو برداشت گر بررسی شده است. فرکانس های رزونانس به دست آمده و میزان ولتاژ، جریان و درنهایت توان برداشت شده در بازه ی فرکانسی محاسبه گردیده است. رفتار سیستم برای مقاومت های متفاوت بررسی و مشاهده شد که باوجود حذف ضرایب میرایی، سیستم همچنان حرکت مستهلک شونده دارد و این نشان دهنده برداشت انرژی از سیستم می باشد و با افزایش مقدار بار الکتریکی خارجی سرعت میرا شدن سیستم و سطح ولتاژ برداشت شده افزایش و مقدار جریان برداشت شده کاهش یافت. مقدار توان در حالت های سری و موازی برای یک مقدار مقاومت خاص بهینه شده و درنهایت مشاهده شد که در حالت سری نسبت به حالت موازی ولتاژ بیشتر و جریان کمتری می توان برداشت کرد.