fa دفتر اصفهان : ۳۲۳۷۲۵۵۰-۰۳۱ دفتر تهران : ۶۶۰۸۳۰۷۹-۰۲۱ ۸:۰۰-۱۸:۰۰
0
تعداد: 0
مجموع: تومان۰
نمایش سبد خریدتسویه حساب
fa دفتر اصفهان : ۳۲۳۷۲۵۵۰-۰۳۱ دفتر تهران : ۶۶۰۸۳۰۷۹-۰۲۱ ۸:۰۰-۱۸:۰۰
مشاوره مهندسی
کارشناسان مجرب
انتخاب صحیح
بالاترین کیفیت
خرید مطمئن
رضایت مشتری
ورودعضویت
0
تعداد: 0
مجموع: تومان۰
نمایش سبد خریدتسویه حساب

تکنولوژی برداشت انرژی از ارتعاشات با پیزوالکتریک ها

برداشت انرژی از کاربردهای مواد پیزوالکتریک

یکی از کاربردهای مواد پیزوالکتریک در سال های اخیر توجه محققان زیادی را به خود جلب نموده است، تبدیل انرژی ناشی از ارتعاشات مکانیکی توسط این مواد، به انرژی الکتریکی است Energy) Harvesting). در واقع با اعمال تنش به این مواد و ایجاد کرنش در آن ها،  قادر به تولید انرژی الکتریکی هستند. این سیگنال الکتریکی تولید شده یا به طور مستقیم و یا پس از تقویت مورد استفاده قرار می گیرد.

این ویژگی مواد پیزوالکتریک تا کنون در زمینه های متفاوتی به کار گرفته شده است که از جمله آن ها می توان به برداشت انرژی مکانیکی تلف شده ناشی از حرکت بدن انسان، برداشت انرژی ناشی از ارتعاشات ماشین آلات و یا برداشت انرژی ناشی از ارتعاشات سازه اشاره کرد.

برای مثال شکل های زیر به ترتیب بیانگر کاربردهای متفاوتی از برداشت انرژی مکانیکی توسط پچ های پیزوالکتریک است.

shoe-energy-harvesting

برداشت انرژی مکانیکی ناشی از راه رفتن انسان با تعبیه پچ پیزوالکتریک در کفش

energy-harversting

تعبیه پچ های پیزوالکتریک در بال هواپیما برای بررسی وضعیت ارتعاشات آن (بررسی سلامت سازه)

bicycle-energy-harvesting

تامین انرژی لازم برای روشن ماندن چراغ دوچرخه از طریق برداشت انرژی ارتعاشات فرمان با پچ های پیزوالکتریک

 

اما دو کاربرد مهم مواد پیزوالکتریک در این زمینه اخیرا مورد توجه قرار گرفته است، بررسی سلامت سازه و تامین انرژی الکتریکی وسایل مایکروالکترونیک است که هر دو به چالش استفاده از مواد پیزوالکتریک در سنسورهای بی سیم ختم می شود.

بررسی سلامت سازه (Structural Health Monitoring)

واژه بررسی سلامت سازه به روش هایی گفته می شود که به تشخیص و بررسی عیوب یک سازه می پردازد. یکی از موارد بررسی سلامت سازه، کنترل وضعیت‌های ماشین‌آلات در صنایع مختلف است. یک سیستم کنترل معمولا فاکتورهای اصلی مکانیکی مانند ارتعاشات، فشار و دمای بحرانی ماشین موردنظر را اندازه می‌گیرد و اطلاعات ثبت‌شده در طول زمان برای بررسی تغییرات غیرنرمال ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای اندازه‌گیری تغییرات فاکتورهای مختلف، از سنسورهای بی‌سیم (Wireless Sensors) استفاده می‌شود. کارکردن با سنسورهایی که توسط باتری تامین انرژی می‌شوند، مشکل است. زیرا پس از مدت زمان مشخصی به صورت دوره‌ای نیاز به تعویض یا شارژ باتری است و از طرفی اگر دسترسی به مکان سنسور سخت باشد، این مشکل دوچندان می‌شود. ‌برای رفع این مشکل می‌توان از سنسورهای پیزوالکتریک (Piezoelectric Sensors) استفاده نمود. این سنسورها تغییر ابعاد یا فشار ناشی از تغییر الگوی ارتعاشات ماشین را، به الکتریسیته تبدیل می‌کنند و از تغییر الگوی سیگنال الکتریکی تولیدشده، تغییرات فاکتورهای اصلی در ماشین‌آلات مشخص می‌شود.

وسایل مایکروالکترونیک (Microelectronic Devices)

یکی از روندهای در حال توسعه در تکنولوژی تجهیزات الکتریکی، کاهش ابعاد و اندازه‌ی آن‌ها و در عین حال افزایش کیفیت عملکرد آن‌ها است. امروزه وسایل الکتریکی هستند، که در عین پرقدرت بودن، کوچک و قابل‌حمل نیز هستند. اما این وسایل که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به سنسورهای بی‌سیم نیز اشاره کرد، منبع تامین انرژی خارجی مانند انواع باتری دارند، که مشکلات اشاره شده را خواهد داشت و علاوه بر آن سبب بزرگ تر شدن ابعاد وسیله می شود. در این وضعیت نیز استفاده از مواد پیزوالکتریک برای تامین توان این سنسورها مورد توجه قرار می گیرد.

اما چالشی که اخیرا بسیاری از محققان را در این زمینه برداشت انرژی به خود جلب کرده است، چگونگی افزایش بازده روند برداشت انرژی با استفاده از مواد پیزوالکتریک و بهینه سازی آن است.

منابع:

   Minazara, E., Vasic, D., & Costa, F. (2008, March). Piezoelectric generator harvesting bike vibrations energy to supply portable devices

    Fourie, D. (2009). Shoe mounted PVDF piezoelectric transducer for energy harvesting

  Mateu, L., & Moll, F. (2005, June). Review of energy harvesting techniques and applications for microelectronics

درباره نویسنده

1 پاسخ

یک دیدگاه بگذارید

− 6 = 2