Modelamiento matemático de los parámetros piezoeléctricos de un cerámico tipo titanato de circonato de plomo basado en el modelo de Butterworth y Van Dyke para energy harvesting en la ciudad de trujillo - 2023 - Díaz Rojas, Edson Francisco (2024)
El presente trabajo de investigación propone la búsqueda de un modelo matemático que permita obtener los parámetros piezoeléctricos de un cerámico tipo Titanato de Circonato de plomo basado en el modelo de Butterwort y Van Dyke con la finalidad de maximizar la transferencia de energía y optimizar su diseño. La metodología desarrollada comprende: la recopilación documental e investigación de las diferentes técnicas de modelamiento matemático y la caracterización de cerámicas piezoeléctricas tipo Titanato de Circonato de plomo o PZT. Se escoge el modelo de Butterworth Van Dyke, gracias a la simplicidad de ajuste a una resonancia que genera y al comportamiento análogo a un circuito RLC. Con este método se calcula los valores de inductancia, capacitancia y resistencia de un PZT de tal forma que nos permita definir su zona de resonancia. Para el desarrollo de la técnica basado en el modelo de de Butterworth Van Dyke, se elaboró mediciones manuales, se registró los valores de tensión y corriente de los PZT con la finalidad de encontrar su impedancia. Así mismo se implementó un circuito electrónico basado en un DSPIC y un amplificador de instrumentación. Con la técnica de mínimos cuadrados se implementó el algoritmo de medición de desfase y amplitud en uno de los núcleos del DSPIC. Con el desfase generado por la impedancia del PZT al barrido de diferentes frecuencias y cálculo de las diferentes amplitudes se obtuvieron los parámetros de Butterworth y Van Dycke del circuito equivalente y la frecuencia de resonancia. Para la implementación del algoritmo embebido en un DSPIC se utilizó MPLAB. La visualización de los parámetros y comunicación con la PC se realizó con LabVIEW. Los resultados mostrados entre los valores que se obtuvieron de forma manual con las mediciones, mediante la implementación del circuito electrónico y con las hojas de datos del fabricante muestran que el modelo Butterworth y Van Dyke tiene un error menor al 5% para frecuencias de resonancia menores a 5 kHz