Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Hamidreza Mirdamadi
محمد مشایخی (استاد مشاور) سیدحمیدرضا میردامادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shahab Mirzareza
شهاب میرزارضا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Proposition of a Novel Configuration for Piezoelectric Energy Harvester
Piezoelectric energy harvesters (EHs) are designed to operate at resonance in order to have the most electric power harvested. Three challenges have been confronted by these EHs: (1) low output power scavenged from low frequency vibrations, (2) limited effectiveness of harvesting mechanism in a narrow band, and (3) being unidirectional. To overcome these challenges, in this thesis a novel 3D configuration is proposed and the proposed configuration has more numbers of natural frequencies less than 500 hertz and more numbers of peaks in the frequency response function of the structure in response to base acceleration excitation compared to the traditional configuration of contilever beam. This novel configuration leads to the increase in the bandwidth and the produced power of the harvester. The proposed harvester has the ability to vibrate and bend in different directions which will be resulted in decrease in the magnitude of the natural frequencies of the structure. In this research, after introducing a 3D novel configuration and placing piezoelectric patches in appropriate locations, open circuit voltage plots produced on the piezoelectric patches are derived. Afterwards, in order to maximize the surface surrounded by produced voltage versus frequency plot, the longitudinal dimensions of the proposed structure are optimized by Hook-Jeeves method. At the end, electrical responses of the proposed harvester and its corresponding contilever and space frame ones such as produced voltage, current and power are obtained and compared. Keywords: Energy harvesting, Piezoelectric, Wideband, Produced Power, Optimization, Hook-Jeeves method
برداشت کننده‌های پیزوالکتریکی به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که جهت تولید بیشترین توان الکتریکی در تشدید کار کنند. برای چنین برداشت کننده‌هایی سه چالش عمده وجود دارد: (1) کم بودن توان الکتریکی تولیدشده در فرکانس‌های برانگیزش پایین، (2) محدود بودن کارایی برداشت کننده به یک باند باریک اطراف فرکانس تشدید و (3) تک جهته بودن. به‌منظور غلبه بر این چالش‌ها یک پیکربندی نوین سه‌بعدی پیشنهاد می‌گردد و پیکربندی پیشنهادشده در مقایسه با پیکربندی سنتی تیر یک سر گیردار، دارای تعداد فرکانس زیر 500 هرتز بیشتر و هم‌چنین تعداد قله‌های بیشتری در نمودار پاسخ فرکانسی سازه به برانگیزش شتاب پایه است که می‌تواند سبب افزایش پهنای باند برداشت کننده و توان تولیدی بیشتر برداشت کننده گردد. برداشت کننده‌ی ارائه‌شده توانایی ارتعاش و خمش در راستای محورهای مختلف را نیز دارد که این خود دلیلی برای کاهش مقدار فرکانس‌های طبیعی سازه است. در پژوهش حاضر، پس از معرفی پیکربندی نوین سه‌بعدی و قرار دادن وصله‌های پیزوالکتریک در مکان‌های مناسب، نمودار ولتاژ مدار باز ایجادشده بر روی وصله‌های پیزوالکتریک به دست آورده می‌شود و سپس طول‌های هندسی سازه‌ی پیشنهادشده با هدف بیشینه کردن سطح زیر نمودار ولتاژ تولیدشده برحسب فرکانس به روش هوک جیوز بهینه می‌شوند. در پایان پاسخ‌های الکتریکی برداشت کننده‌ی پیشنهادشده و تیر یک سر گیردار و قاب فضایی متناظر با آن مانند ولتاژ، جریان و توان الکتریکی به دست آورده و مقایسه می‌شوند. کلمه‌های کلیدی: برداشت انرژی، پیزوالکتریک، پهنای باند، توان تولیدی، بهینه‌سازی، روش هوک جیوز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی