بررسی تجربی اثر کاهش عرض تیر بر بازده برداشت‌کننده انرژی ارتعاشی پیزوپلیمری

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

هم‌اکنون برداشت انرژی ارتعاشی با ماده پیزوالکتریک می‌تواند بیش از 300 میکرووات بر سانتیمتر مربع توان تولید کند و این امر موجب شده تا این روش، به یکی از روش‌های مناسب برداشت انرژی برای تأمین توان وسایل الکترونیکی با توان کم مطرح گردد. استفاده از مواد و تکنولوژی جدید در ساخت برداشت‌کننده‌های انرژی می تواند مشکلات موجود در سازه‌های فعلی را تا حد زیادی رفع نماید. در این کار به کمک مواد پیزوپلیمری EAPap که فیلم نازکی از سلولز می‌باشند، تیرهای یکسردرگیر برداشت‌کننده انرژی ساخته شده و سپس به تیرهایی با عرض کوچکتر و یکسان تقسیم گردیده‌اند. یک‌بار یک تیر به دو قسمت مساوی و بار دیگر به سه قسمت مساوی تقسیم‌بندی شدند. سپس تیرهای با عرض کمتر به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شده و اثر نوع اتصال نیز بررسی گردید. مشاهده شد که با تقسیم یک تیر به چند تیر با عرض کمتر و اتصال سری یا موازی تیرها، جریان، ولتاژ و در نتیجه توان خروجی تیرها افزایش می‌یابد. اتصال موازی تیر‌ها موجب ایجاد جریان بیشتر و اتصال سری، موجب ایجاد ولتاژ بیشتر گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] حسینی ر، حامدی م (1392) مهارکننده‌های انرژی مکانیکی. علمی ترویجی مهندسی مکانیک 30-25 :(92)22.
[2] Arms S, Townsend C, Churchill D, Galbreath J, Corneau B, Ketcham R (2009) Energy harvesting, wireless, structural health monitoring and reporting system. in MATERIALS FORUM.
[3] Erturk A, Inman DJ (2011) Piezoelectric energy harvesting. John Wiley & Sons.
[4] Hosseini R, Hamedi M (2015) Improvements in energy harvesting capabilities by using different shapes of piezoelectric bimorphs. J Micromech Microengineering 25(12).
[5] Ou Q, Chen X, Gutschmidt S, Wood A, Leigh N (2010) A two-mass cantilever beam model for vibration energy harvesting applications. in Automation Science and Engineering (CASE), 2010 IEEE Conference on, 301-306.
[6] Hosseini R, Hamedi M (2016) An investigation into resonant frequency of trapezoidal V-shaped cantilever piezoelectric energy harvester. Microsyst Technol 22: 1127-1134.
[7] Arafa M, Akl W, Aladwani A, Aldraihem O, Baz A (2011‌) Experimental implementation of a cantilevered piezoelectric energy harvester with a dynamic magnifier. in SPIE Smart Structures and Materials+ Nondestructive Evaluation and Health Monitoring, 79770Q-79770Q-9.
[8] Hosseini R, Hamedi M (2016) An investigation into resonant frequency of triangular V-shaped cantilever piezoelectric vibration energy harvester. J Solid Mech 7(3): 560-567.
[9] Hosseini R, Hamedi M (2016) Resonant frequency of bimorph triangular V-shaped piezoelectric cantilever energy harvester. Journal of Computational and Applied Research in Mechanical Engineering 6: 65-73.
[10] Fukada E (1955) Piezoelectricity of wood. Journal of the Physical Society of Japan 10: 149-154.
[11] Kim J, Wang N, Chen Y, Yun GY (2007) An electro-active paper actuator made with lithium chloride/cellulose films: effects of glycerol content and film thickness. Smart Mater Struct 16: 1564.
[12] Kim J (2009) Improvement of Piezoelectricity in piezoelectric paper made with cellulose. DTIC Document.
[13] Dayou J, Liew WYH, Chow MS (2012) Increasing the bandwidth of the width-split piezoelectric energy harvester. Microelectron J 43: 484-491.
[14] Hosseini R, Hamedi M, Im J, Kim J, Dayou J (2017) Analytical and experimental investigation of partially covered piezoelectric cantilever energy harvester. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing 18(3).
[15] Queirós R, Girão PS, Serra AC (2005) Single-mode piezoelectric ultrasonic transducer equivalent circuit parameter calculations and optimization using experimental data. IMEKO TC4 International conference.