Investigation of ambient vibration sources for direct energy harvesting by optimizing resonant frequency using proof mass

验证质量 能量收集 声学 振动 能量(信号处理) 压电 电压 功率(物理) 有限元法 带宽(计算) 加速度 扫频响应分析 频率响应 材料科学 电气工程 物理 工程类 结构工程 电信 量子力学 经典力学
作者
Hiramoni Khatun,Chayanika Sharma,Utpal Sarma
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:35 (5): 055101-055101
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ad214e
摘要

Abstract Ambient mechanical sources typically vibrate below the frequency of 200 Hz, posing challenges for thin film piezoelectric sensors, including low power, high resonant frequency, and small bandwidth. To optimize the electrical energy harvesting from the ambient sources, it is crucial to reduce the resonant frequency of the energy harvester to match that of the ambient sources. In this study, the energy harvester’s resonant frequency dependency on proof mass is thoroughly investigated using the finite element method (FEM). Further, the FEM results are experimentally validated through a custom-designed vibration set-up. Different ambient vibration energy sources, their vibrating frequencies, and accelerations are examined to harness direct mechanical energy and convert it into electric energy using the piezoelectric sensor. Further, the effective proof mass and position are determined to achieve the targeted frequency obtained from ambient sources. Consequently, the harvester is utilized for direct energy harvesting from the ambient sources. The addition of proof mass can lower the resonant frequency of the harvester from 160 Hz to 40 Hz allowing the harvester to vibrate at maximum amplitude to obtain maximum output voltage. Significant enhancement of output power is observed after the tuning of harvester resonant frequency, harvesting a maximum output power of 19.29 μW when mechanically sourced from the bike mirror, measured at an acceleration of 4.50 g at 43 Hz.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
syp发布了新的文献求助10
1秒前
cecilycen完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
葱油炸鸡发布了新的文献求助10
2秒前
小宋完成签到,获得积分10
3秒前
领导范儿应助wenti采纳,获得10
3秒前
毛豆应助SF2768采纳,获得10
3秒前
zzz完成签到,获得积分10
4秒前
islazheng发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
12345完成签到,获得积分10
5秒前
雯雯发布了新的文献求助10
5秒前
李健应助ky采纳,获得10
5秒前
州轴发布了新的文献求助10
5秒前
小艾艾麦仑完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
朱桂林完成签到,获得积分10
6秒前
传奇3应助lll采纳,获得10
6秒前
6秒前
发生了什么应助sln采纳,获得10
6秒前
Jay_L完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
7秒前
hhh完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
Hello应助fei采纳,获得10
8秒前
zkx发布了新的文献求助10
9秒前
斯文败类应助cynthia0806采纳,获得10
10秒前
兴猡完成签到,获得积分10
10秒前
xyx2999完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
lxl发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
narthon发布了新的文献求助10
11秒前
echo发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
The recovery-stress questionnaires : user manual 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7258412
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8880435
关于积分的说明 18762334
捐赠科研通 6938873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3201330
关于科研通互助平台的介绍 2375331
邀请新用户注册赠送积分活动 2177130