基于PZT悬臂梁的按压能量采集技术研究

摘要

基于PZT的正压电效应设计了悬臂梁结构的能量采集装置,可用于开关等单次按压能量的采集.对单次按压条件下PZT悬臂梁的响应进行数学分析.通过性能对比,选用P-81材料压电片叠加在铜合金片两侧制作成悬臂梁.经有限元分析,压电片并联时比串联时的输出功率要高,但是固有频率相同,表明压电片的联结形式对其应变没有影响.在单次按压条件下,10 kΩ电阻负载下的仿真和测试结果一致,最大瞬时功率分别为28.93 mW和27.46 mW.结合PZT在低频条件下的高阻抗特性设计了能量采集电路,采用阈值开关电路控制放电电压,实验结果表明可输出5.05 mJ的电能,满足驱动LED和射频发射器等的要求.