آمار
| تعداد نشریات | 41 |
| تعداد شماره‌ها | 1,116 |
| تعداد مقالات | 13,678 |
| تعداد مشاهده مقاله | 48,552,658 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,303,100 |
طراحی و تحلیل یک میکروژنراتور پیزوالکتریک با قابلیت تنظیم پذیری فرکانس طبیعی برای کاربرد در شبکه سنسورهای بیسیم | ||
| مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
| دوره 50، شماره 3 - شماره پیاپی 93، آبان 1399، صفحه 1205-1213 اصل مقاله (783.21 K) | ||
| نوع مقاله: علمی-پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
امین دمیا1؛ ابراهیم عباسپورثانی  2؛ قادر رضازاده2
| ||
| 1دپارتمان مهندسی برق- دانشکده قاضی طباطبایی- دانشگاه فنی و حرفه‌ای استان آذربایجان غربی | ||
| 2دانشکده فنی مهندسی - دانشگاه ارومیه | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله یک میکروژنراتور با استفاده از تیر دوسرگیردار همراه با بارگذاری در وسط تیر برای تولید انرژی الکتریکی مورد مطالعه قرار گرفته است. تیر از لایههای مختلفی از سیلیکون، پیزوالکتریک، عایقها و الکترودها بر اساس تکنولوژی میکروماشین تشکیل شده است که توسط نیروی خارجی اعمال شده به قاب ثابت آن نوسان میکند. طراحی ساختار بگونهای بوده که با بیشترین استفاده از فضای موجود، یک تولید کننده انرژی پیزوالکتریک با ابعاد cm2 0.25 با قابلیت کنترل فرکانس طبیعی آن حاصل شده است. علاوه بر لایه پیزوالکتریک مولد، یک لایه دیگر پیزوالکتریک جهت تحریک سیستم نیز در دو طرف تیر لایه نشانی شده است که امکان جابجایی فرکانس طبیعی را تا کمتر از Hz10 برای سیستم فراهم میکند. تحلیل تئوری بروش معادلات دیفرانسیل جزئی برای تیر دوسرگیردار چندلایه انجام شده است که شبیهسازی انجام شده نیز نتایج تئوری را تایید میکند. در میکروژنراتور طراحی شده، فرکانس طبیعی سیستم در حالت بدون تحریک Hz127 بوده که در شتاب g 1، ولتاژ 3.35v ±تولید نموده و توان الکتریکی µW45 از آن قابل دریافت میباشد که برای کاربردهای شبکه حسگرهای بیسیم و زیست حسگرها مناسب میباشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ذخیره کننده انرژی پیزوالکتریک؛ تیر دوسرگیردار؛ شبکه حسگرهای بیسیم؛ زیست حسگرها | ||
| مراجع | ||
|
[1] سید حسین کشمیریفر و حمیدرضا بخشی، « بهبود طول عمر و بیشینه سازی پوشش در شبکه حسگر بی سیم خوشه بندی شده با استفاده از مسیریابی چند جهشی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تیریز، جلد 47، شماره 4، زمستان 1396. [2] R.Andosca, K. Lee, J. Wu, “Efficient vibrational energy harvesting for WSN applications”, in: Invited presentation to the NanoPower Forum Workshop/Darnell Group, San Jose, CA, pp. 18–20, 2009. [3] R. R. Vullers, “Micropower Energy harvesters for autonomous wireless sensor nodes: from lab to reality”, in: Sensors Expo and Conference, Chicago, 2009. [4] یاسر عظیمی، وحید هاشمیفرد و جمشید باقرزاده، « تشخیص توزیع شده و مشارکتی حمله کرم چاله در شبکههای حسگر بیسیم»، مجله مهندسی برق دانشگاه تیریز، جلد 46، شماره 4، زمستان 1395. [5] V. S Mallela, “Trends in Cardiac Pacemaker Batteries”, Indian pacing and Electrophysiology journal, (ISSN0972-6292), 4(4): 2004. [6] J. Lueke, W.A. Moussa, “MEMS-Based Power Generation Techniques for Implantable Biosensing Applications”, Sensors, DOI: 10.3390/s110201433, ISSN 1424-8220, 2011. [7] A. Nechibvute, A. Chawanda and P. Luhanga, "Piezoelectric Energy Harvesting Devices: An Alternative Energy Source for Wireless Sensors", Smart Materials Research, vol. 2012, pp. 1-13, 2012. [8] W. Wang, “Frequency Analysis of Vibration Energy Harvesting Systems”, Elsevier Science & Technology, Australia, ISBN 012802321X, 9780128023211, 2016. [9] H. Yu, J. Zhou, L. Deng and Z. Wen, “A Vibration-Based MEMS Piezoelectric Energy Harvester and Power Conditioning Circuit”, Sensors, doi:10.3390/s140203323, January 2014. [10] A. Hajati, S.G. Kim, “Ultra-wide bandwidth piezoelectric energy harvesting”, Applied Physics. Lett. 99 (2011) (083105-1-083105-3). Applied Physics. Lett. 99 (083105-1-083105-3) (2011). [11] R. Elfrink, S. Matova, C. de Nooijer, M. Jambunathan, M. Goedbloed, J. van de Molengraft, V. Pop, R.J.M. Vullers, M. Renaud, R. van Schaijk, “Shock induced energy harvesting with a MEMS harvester for automotive applications”, in: Electron Devices Meeting (IEDM), IEEE International, 5–7 Dec. 2011, Washington, D.C., 29.5.1–29.5.4, 2011. [12] D. Han, K-S Yun, “Piezoelectric energy harvester using mechanical frequency up conversion for operation at low-level accelerations and low-frequency vibration”, Microsystem Technologies, DOI: 10.1007/s00542-014-2261-1, Aug 2015. [13] E.E. Aktakka, R.L. Peterson, K. Najafi, “Thinned PZT on SOI process and design optimization for piezoelectric inertial energy harvesting”, in: 16th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems, Transducers 2011, Beijing, China, pp. 1649–1652, June 2011. [14] R. Andosca, T. Gus McDonald, V. Genova, S. Rosenberg, J. Keating, C, Benedixon, J. Wu, “Experimental and theoretical studies on MEMS piezoelectric vibrational enegy harvesters with mass loading”, Sensors and Actuators. DOI:10.1016/j.sna.2012.02.028, February 2012. [15] Y. Jia, S, Du, A.A. Seshia, “Cantilevers-on-membrane design for broadband MEMS piezoelectric vibration energy harvesting”, J. Physics.: Conf. Ser. 660 012030, doi:10.1088/1742-6596/660/1/012030, 2015. [16] S. Nabavi, L. Zhang, “Design and Optimization of Wideband Multimode Piezoelectric MEMS Vibration Energy Harvesters”, Eurosensors 2017 Conference, doi: 10.3390/proceedings1040586, 2017. [17] B. Kathpalia, D. Tan, I. Stern, F. Valdes, S. Kim and A. Erturk, “Modeling and Characterization of Curved Piezoelectric Energy Harvester for Smart Paver Tiles”, Procedia Computer Science 109C (2017)1060–1066, 2017. [18] A. Damya, E. Abbaspour Sani and G. Rezazadeh, "An innovative piezoelectric energy harvester using clamped–clamped beam with proof mass for WSN applications", Microsystem Technologies, 2018. [19] "Restriction of Hazardous Substances Directive", En.wikipedia.org, 2018. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Restriction_of_Hazardous_Substances_Directive. [Accessed: 02- Jun- 2018]. [20] H. Bhugra, G. Piazza, Microsystems and Nanosystems, Piezoelectric MEMS Resonators (page 215), ISSN 2198-0063, DOI 10.1007/978-3-319-28688-4, Springer International Publishing Switzerland 2017. [21] G. Rezazadeh, A. tahmasebi, M. Zubstov, “Application of piezoelectric layers in electrostatic MEM Actuators: controlling of pull-in voltage”, Microsystem Technology, 12:1163-1170, DOI 10.1007/s00542-006-0245-5, 2006. [22] L. Meirovitch, Fundamentals of Vibrations, New York: McGraw-Hill, 2001. [23] Z. Rahimi, G. Rezazadeh, H. Sadeghian, “Study on the size dependent effective Young modulus by EPI method based on modified couple stress theory”, Microsystem Technologies, DOI: 10.1007/s00542-018-3708-6, January 2018. [24] Karimipour, A.R. Karimipour,Y. Tadi Beni, “Determination of size-dependent non-linear pull-in instability of clamped nano-Beam based on the modified strain gradient theory using HPM”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15,No.2, pp.101-112, 2015. (in Persianفارسی) [25] H. Sadeghian, C.K. Yang, J.f.L Goosen, “Effects of size and defects on the elasticity of silicon nanocantilevers”, Journal of Micromechanics and Microengineering, June 2010. [26] A. Erturk, D.J Inman, “A distributed parameter electromechanical model for cantilevered piezoelectric energy harvesters”, J.Vib. Acoustics 130 (041002-1041002-15) DOI: 10.1115/1.2890402, 2008. [27] B.A. Auld, Acoustic Fields and Waves in Solids, vol I, Second ed., Krieger Publishing Co., Malabar, Florida, 1990. [28] R. Elfrink, T. M. Kamel, M. Goedbloed, S. Matova, D. Hohlfeld, Y. van Andel, R. van Schaijk, “Vibration Energy Harvesting with Aluminum Nitride-Based Piezoelectric, Journal of Micromechanics and Microengineering”, https://doi.org/10.1088/0960-1317/19/9/094005. [29] S. Roundy, “On the Effectiveness of Vibration-Based Energy Harvesting”, J. Intel. Mat. Syst. Str., 16, pp. 809–823, 2005. [30] G. Tang, B. Yang, Ch. Hou, G. Li, J. Liu, X. Chen, Ch. Yang “A piezoelectric micro generator worked at low frequency and high acceleration based on PZT and phosphor bronze bonding.” , Scientific reports. DOI: 10.1038/srep38798, 2016. A.Batra, A.Alomari, M.Aggarwal, and A.Bandyopadhyay, “Energy Harvesting under Excitation of Clamped-Clamped Beam”, Alabama A&M University, March 2016, DOI:10.1117/12.2217701. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 275 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 157 |
||
