Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1393
12
1
gregorian
2015
3
1
14
15
online
1
fulltext
fa
بررسی برداشت انرژی از ارتعاشات تیر ذوزنقهای با یک لایه پیزوالکتریک با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده
Investigating Energy Harvesting from Unimorph Trapezoidal Beam Vibrations Using Distributed Parameters Method
نیاز به تامین انرژی مدارهای کممصرف الکترونیکی نظیر سنسورها و سیستمهای بیسیم در سالهای اخیر مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته است.وزن زیاد، عمر محدود باتریها و همچنین مشکل تعویض آنها، دلایل اصلی برای برداشت انرژی الکتریکی از منابع انرژی محیطی میباشد. در میان منابع مختلف انرژی محیطی، ارتعاشات مکانیکی به دلیل در دسترس بودن رواج زیادی پیدا کرده است. از میان روشهای گوناگون برداشت انرژی از ارتعاشات محیطی، روش پیزوالکتریک به دلیل داشتن تاثیرات مساعد کوپل الکتریکی-مکانیکی از روشهای خوب برداشت انرژی میباشد. متداولترین وسیله برداشت کننده انرژی از ارتعاشات، تیر یکسرگیردار با یک یا چند لایه پیزوالکتریک می باشد. در مقاله حاضر، تولید انرژی الکتریکی از ارتعاشات تیر یکسرگیردار ذوزنقهای اویلر-برنولی، با یک لایه پیزوالکتریک و تحریک پایه، با استفاده از روش پارامترهای توزیع شده بررسی میگردد. در ابتدا، معادلات حرکت سیستم بصورت تحلیلی بدست آمده و سپس با استفاده از روش مودهای فرضی (مربوط به تیر مستطیلی)، فرکانسهای طبیعی سیستم محاسبه شده و نمودارهای مربوط به ولتاژ، جریان و توان ارائه گردیدهاند. جهت صحهگذاری بر نتایج بدست آمده، نمودارهای ولتاژ، جریان و توان برای پیکره بندی ذوزنقه ای نزدیک به پیکره بندی مستطیلی که نتایج آن در مراجع منتشر شده است، مورد مقایسه قرار می-گیرد. در ادامه، پارامترهای عملکردی برداشت کننده انرژی با پیکره بندی ذوزنقه ای، با تغییرات مقدار مقاومت مصرف کننده انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد.
In recent years,the need for low power electronic circuits like sensors and wireless systems, has been considered by many researchers.Excessive weight, limited lifetime of the batteries and also having problem in replacing them, are the main reasons for harvesting energy from ambient vibrations. Among the various sources of environmental energy, mechanical vibrations, has gained popularity due to the availability. Among the different methods of ambient vibration energy harvesting, piezoelectric method, is one of the good ways to harvest energy due to the favorable effects of electromechanical coupling. The most common means of harvesting energy from vibrations, is a unimorph or bimorph cantilevered beam. In the present paper, electrical energy harvesting from Euler-Bernoulli trapezoidal cantilevered unimorph beam with base excitation using distributed parameter method has been considered. First, equations of motion analytically obtained and then using Assumed modes method(for rectangular beam), system’s natural frequencies is calculated and output voltage, current and power diagrams are presented. For verifying results, presented voltage, current and power diagrams for trapezoidal configuration close to rectangular configuration that it’s results are published in references, will be compared. Then, functional parameters for trapezoidal energy harvester, with resistance value changes for energy consumer has been analyzed.
برداشتانرژی,پیزوالکتریک,ارتعاشات,تیرذوزنقه,روش پارامترهای توزیع شده
Energy harvesting,Piezoelectric,Vibrations,Trapezoidal beam,Distributed Parameters Method
96
102
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-7071&slc_lang=fa&sid=15
Mohammadreza
Asgharzadeh
محمد رضا
اصغر زاده
100319475328460053945
100319475328460053945
No
دانشجوی کارشناسی ارشد هوافضا- دانشگاه تبریز
Kamal
Jahani
کمال
جهانی
100319475328460053962
100319475328460053962
Yes
استادیار دانشکده مکانیک-دانشگاه تبریز
Arman
Kianpoor
آرمان
کیانپور
100319475328460054363
100319475328460054363
No
فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک طراحی کاربردی- دانشگاه تبریز
Morteza
Homayoun Sadeghi
مرتضی
همایون صادقی
100319475328460053963
100319475328460053963
No
عضو هیات علمی دانشکده فنی مهندسی مکانیک- دانشگاه تبریز