piezo elektrik elektrik

Piezoelektrik Malzeme Kullanarak Elektrik Üretimi

Son birkaç yılda düşük güçlü elektronik cihazlar hızla artmıştır. Cihazlar günlük hayatımızı rahatlatmak için çok sayıda kullanılmaktadır. Bu taşınabilir elektronik cihazların enerji tüketimindeki artışla birlikte, insan çevrelerinde alternatif yenilenebilir enerji toplama kavramı aramızda yeni bir ilgi ortaya çıkmaktadır. Bu projede piezoelektrik bir jeneratör geliştirmeye çalışıyorum. Titreşimden ve başka bir terimde mevcut olan baskıdan (yürüyen insanlar gibi) enerji üretebilir. Bu proje, enerji üretmek ve biriktirmek için titreşimden yürüyen insanlardan enerji toplamak için piezoelektrik malzemelerin kullanımını açıklar. Bu kavram, doğadan bulabileceğiniz bazı büyük titreşim kaynakları için de geçerlidir.

Şimdi bir günün enerjisi dünyadaki en önemli konulardan biri. Özellikle Bangladeş’te enerji krizi büyük bir sorundur. Yenilenebilir enerji kaynakları Bangladeş’te bu enerji krizi sorununu çözmek için harika bir medya olabilir. Bildiğimiz gibi doğal kaynaklar bir gün bitecek. Bu nedenle araştırmacılar, ikame edilmiş enerji kaynaklarını doğadan tanıtmaya çalışıyorlar. Bu yeşil olmalı ve çevreye zararlı olmamalıdır. Enerji hasadı, çevresindeki enerji kaynaklarından bir veya daha fazlasından çok az miktarda enerji alınması olarak tanımlanmaktadır. İnsanlar zaten enerji hasadı teknolojisini yel değirmeni, jeotermal ve güneş enerjisi şeklinde kullanmaya başlamışlardır. Enerji, yenilenebilir enerji olarak adlandırılan doğal kaynaklardan geldi. Yenilenebilir enerji toplama tesisleri kW veya MW seviyesinde güç üretir; Bu makro enerji hasat teknolojisi denir. Ayrıca, mikro enerji, mikro enerji hasadı denilen bu doğal kaynaklardan da üretilebilir. Mikro enerji hasadı teknolojisi, mekanik titreşim, mekanik gerilme ve gerilme, fırından ısınma enerjisi, ısıtıcılar ve sürtünme kaynakları, güneş ışığı veya oda ışığı, insan vücudu, mW veya ,W seviyesinde güç üretebilen kimyasal veya biyolojik kaynaklar üzerine kuruludur. Teknolojimiz mikro ve nanno üretim seviyelerine ilerlerken, mikro güç kaynağı ihtiyaçları zamanla büyük ölçüde artmaktadır. Bununla ilgili tartışmamız, piezoelektrik malzeme kullanarak titreşimden ve basınçtan mikro enerji üretmeye dayanıyor .

Piezoelektrik Sensör

Bu gün enerji alanındaki araştırmaların çoğu, gelecek için enerji kaynakları geliştirmektir. Geleceğe yönelik yenilenebilir enerji kaynakları bulma zamanı. Piezoelektrik malzemeler, çok özel ve ilginç özelliklere sahip çok sıradışı malzemeler olduğu ortaya çıktıkça gittikçe daha fazla çalışılmaktadır. Aslında, orada malzemeler mekanik enerjiden elektrik enerjisi üretme kabiliyetine sahiptir, örneğin titreşimler gibi mekanik davranışları elektriğe dönüştürebilirler. Bu tür cihazlar genel olarak enerji toplayıcı olarak adlandırılır ve dış gücün mevcut olmadığı ve bataryaların uygun bir seçenek olmadığı uygulamalarda kullanılabilir. Son deneyler, bu malzemelerin güç üreteci olarak kullanılabileceğini göstermiş olsa da, üretilen enerjinin miktarı hala çok düşüktür, bu yüzden onları optimize etme zorunluluğu vardır.

Piezoelektrik malzemeler, doğrudan ve konuşma etkisi olarak tanımlanan iki özelliğe sahiptir. Doğrudan etki bazı malzemelerin yüzeylerinde mekanik baskı uygulandığında yüzeylerinde elektriksel değişim oluşturma özelliği iken, bazı maddelerin ise elektrik yükü indüklendiğinde mekanik stres oluşturma özelliğidir [ 1 ].

Avantajları:

1. Çok yüksek frekans cevabı.

2. Kendi kendini üreten, böylece harici kaynağa gerek yok.

3. Küçük boyutlara ve geniş ölçüm aralığına sahip oldukları için kullanımı kolaydır.

4. Baryum titanat ve kuvars istenen herhangi bir şekilde ve biçimde yapılabilir. Aynı zamanda geniş bir dielektrik sabiti vardır. Kristal ekseni, oryantasyon yönünü yönlendirerek seçilebilir.

Dezavantajları

1. Statik durumda ölçüm için uygun değildir.

2. Cihaz küçük elektrik yükü ile çalıştığından, elektrik arayüzü için yüksek empedans kablosuna ihtiyaç duyarlar.

3. Çıktı, kristalin sıcaklık değişmesine göre değişebilir.

4. Bağıl nem% 85’in üzerine çıkar veya% 35’in altına düşer, çıktısı etkilenir. Eğer öyleyse, balmumu veya polimer malzeme ile kaplanması gerekir.

Tam Dalga Köprü Doğrultucu

Tam köprülü doğrultucu, genellikle bir piezoelektrik AC çıkışını DC gerilime dönüştürmek için doğrultucu devreleri olarak kullanılır. Doğrultucu devreler 4 diyottan oluşur. Gerilim nedeniyle gerilim ışığı yukarı yerleştirilen LED serisi sabit temini için ihtiyaca düzeltmek gerekiyor paralel [ 2 ].

Kurşun asidik akü

Tek tek ünite halinde ayrı ayrı veya ayrı ayrı bağlanmış veya yerleştirilmiş olarak, elektrik depolaması için bir dizi elektrokimyasal hücre aküsü. Bir elektrikli pil, depolanan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılan bir veya daha fazla elektrokimyasal hücrenin bir birleşimidir. Akü dayanımı ve güç uygulamaları. Minyatür hücreler, işitme cihazları ve kol saatleri gibi cihazları çalıştırmak için kullanılır; daha büyük piller, telefon santralleri veya bilgisayar veri merkezleri için bekleme gücü sağlar.

Birincil pil

Birincil piller derhal montaj sırasında akım üretebilir. Tek kullanımlık pillerin bir kez kullanılması ve atılması amaçlanmıştır. Bunlar en çok, diğer elektrik enerjisinin yalnızca zaman zaman mevcut olduğu alarm ve iletişim devreleri gibi taşınabilir cihazlarda kullanılır. Tek kullanımlık primer hücreler güvenilir bir şekilde yeniden şarj edilemez, çünkü kimyasal reaksiyonlar kolayca geri dönüşümlü değildir ve aktif maddeler orijinal formlarına geri dönmeyebilir. Akü üreticileri, primer hücrelerin şarj edilmesini denemeyi önermektedir.

İkincil pil

İkincil piller kullanmadan önce şarj edilmelidir; genellikle boşaltma durumunda aktif malzemelerle birleştirilirler. Şarj edilebilir piller veya ikincil hücreler, kullanım sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonları tersine çeviren elektrik akımı uygulanarak şarj edilebilir. Uygun akımı sağlayan cihazlara şarj cihazları veya şarj cihazları [ 3 , 4 ] denir .

Yükler

USB şarj dönüştürücüsü 12V dc’yi 5V dc’ye dönüştürür. IC-AD84064, kapasitör, diyot ve LED’den oluşur. Bu bileşenlerin tümü, Mobil, IPod, Tab, MP3 cihazları ve şarj cihazı ışığı gibi şarj cihazına voltaj dönüştürür. Tüm şarj edilebilir donanımlar şarj olur [ 5 ].

Bazı yaygın hatalar

Piezoelektrik malzeme, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürme özelliğine sahip olmasına rağmen, piezoelektrik jeneratörleri, zayıf kaynak özellikleri (yüksek voltaj, düşük akım, yüksek empedans) ve nispeten düşük güç çıkışı nedeniyle zordur [ 6 ]. Geçmişte bu zorluklar, piezoelektrik jeneratörlerin geliştirilmesini ve uygulanmasını sınırladı. Projemizin ana kısıtlılığı, daha az adımda pilimizi daha hızlı şarj etmek için akımdan veya güçten güç kaynağını yükseltememekti. Bir diğeri ise bölgemizde daha iyi bir piezoelektrik sensör bulamadım. Bu yüzden zilini yüzeyinde az miktarda piezo kristal materyali olan piezoelektrik sensör olarak kullanıyorum [ 7 , 8]. Ve bu sensörlerin kalınlığı çok daha azdır. Böylece bu sensörler insanların baskısına neden olabilir. Ancak nihayet mekanik yapı ile güç verdim ve mW aralığında maksimum verim elde ettim ( Şekil 1-7 ).

Malzeme-bilim-Footstep enerjili

Şekil 1: Ayak sesi enerji hasadı.

Malzeme-fen-iş-piezoelektrik

Şekil 2: Piezoelektrik sensörün çalışması.

Malzeme-bilim-proje-piezoelectricsensor

Şekil 3: Piezoelektrik sensörler projemizi tasarlayın.

Malzeme-bilim-Şarj-modeli

Şekil 4: Şarj modeli.

Malzeme-bilim-Bağlı-allloads

Şekil 5: Bağlı tüm yükler.

Malzeme-bilim-Bağlı LED

Şekil 6: Bir DC LED yükü bağlandı.

Malzeme-bilim-Bağlı termometre

Şekil 7: İnverterli bir AC 5W ampulü bağlayın.

Sonuç ve bulma

1 kare ft.de 12 adet piezo sensörü kullandım.

Piezo sensörlerinin güç üretme farklı adımlarla değiştiğinden,

Minimum voltaj = adım başına 1 V

Maksimum voltaj = adım başına 10,5 V

Tek kişiden ortalama 50 Kg ağırlık baskısı aldım.

50 Kg ağırlıklı tek bir kişinin adımlarına bakıldığında, ortalama hesaplama:

Aküdeki 1 V şarjı artırmak 800 adım atar.

Bu nedenle, bataryada 12 V’u artırmak için gerekli toplam adımlar

= (12 × 800)

= 9600 adım

Projemizi kaynak olarak ayak basamağının müsait olduğu bir alanda uygulayacağım için, 1 saniyede ortalama 2 basamak atmıştım.

9600 adım için gerekli zaman

= 9600 / (60 × 2)

= 80 dakika. (Yaklaşık olarak)

Sonuç

Proje, başarılı bir şekilde test edildi ve bu, sıradan insanlara en iyi ekonomik, ekonomik enerji çözümü. Bu, daha fazla güç isteyen şehir alanlarında birçok uygulama için kullanılabilir. Bangladeş, enerji yönetiminin dev nüfus için büyük bir zorluk teşkil ettiği gelişmekte olan bir ülkedir. Bu projeyi kullanarak. Piezo elektrik sensörüne uyguladığım kuvvete göre DC yükleri çalıştırabilirim. Her ne kadar bu raporda geliştirilen teori, anahtarlama tekniklerinin bu enerjiyi kullanılabilir bir forma verimli bir şekilde dönüştürmede kullanımını haklı çıkarsa da, sunulan sistemler için bazı pratik sınırlamalar olduğu açıktır. Son prototip tasarımı, piezoelektrik diskten elektrik üretme hedefini yerine getiriyor. Piezoelektrik sistemin düşük maliyetli tasarımı nedeniyle, en yaygın ürünlerin çalışma süresini artırabilecek pratik bir üründür. Toplanan veriler taşınabilir şarj başına çalışma ömrünü uzatabilir elektronik cihazlar

Her ne kadar bu raporda geliştirilen teori, anahtarlama tekniklerinin bu enerjiyi kullanılabilir bir forma verimli bir şekilde dönüştürmede kullanımını haklı çıkarsa da, sunulan sistemler için bazı pratik sınırlamalar olduğu açıktır. Kaynak akımın primer ve sekonderden aktarılan yük akımına yapılan ölçümleri, ileri dönüştürücü hibridde anahtarın giriş ve çıkış portları arasında gerçekten çok az akım kazancı olduğunu ortaya koymaktadır. Bundan başka, bir dizi dönüştürücü ve seri dönüştürücü yoluyla aktarılan enerjiyi kova dönüştürücüye aktarırken benzer sonuçlara rastlandı. Ek olarak, bu araştırmada toplanan sonuçlara dayanarak, son prototip tasarımı piezoelektrik diskten elektrik üretme hedefini yerine getirmektedir. Piezoelektrik sistemin düşük maliyetli tasarımı nedeniyle, en yaygın ürünlerin çalışma süresini artırabilecek pratik bir üründür. Toplanan veriler taşınabilir elektronik şarj başına operasyonel ömrünü uzatabilir cihazlar .

Tartışma

Bangladeş yoğun nüfuslu bir ülkedir. Bangladeş’te, insanların sürekli yürüyerek yürüyerek seyahat ettiği birçok bölge var. Ve bu bölgeler daima yürüyen insanlarla meşgul, yani piezoelektrik malzemeden elektrik üretmek için titreşim veya basınç gibi kaynakları kolayca bulabilirim.

Güç üretimi için mekanik bir yapı yarattım . Bunun içine birçok piezoelektrik sensörün bir kombinasyonunu yerleştirdim. Yapıya basıldığında, piezoelektrik sensörler titreşimi alır ve sensörler çıkış olarak elektrik verir. Bir devreden geçtikten sonra şarj bataryada depolanır. Projemizde iki uygulama kullanıyorum. Modeli nüfuslu bir alana yerleştireceğim için, bu depolanan enerjiyi diğer yollardan gelen elektrik gelmeden yoldan geçen yolu aydınlatmak için kullanabilirim. Diğer bir uygulama ise günlük yaşamımızda mobil, iPod vb. Kullandığım mini güç tüketim cihazlarını şarj etmek için bir kabin ayarlayabiliyorum.

Referanslar

  1. Piezo ve Piezoelektrik Nedir (2013) .
  2. diodes_bridge_rectifier.jpg (2004)
  3. ayak adım güç üretimi ahşap panel.jpg (2013)
  4. Piezoelektrik nasıl çalışır?
  5. Kymissis J, Kendall C, Paradiso JJ, Gershenfeld N (1998) Ayakkabıda parazitik güç hasadı. Proc 2ndIEEE IntConf Giyilebilir Hesaplama. Los Alamitos, CA.
  6. Glynne-Jones P, Beeby SP, White NM (2001) Piezoelektrik titreşimli bir mikro jeneratöre doğru. IEEE ProcSciMeas.Technol148l: 68-72.
  7. Engel TG (2000) Minyatür piezoelektrik kompresörleri kullanarak enerji dönüşümü ve yüksek güç puls üretimi. IEEE Trans. Plazma Sci28: 1338-1340.
  8. Hugo Schmidt V (1992) Yel değirmenleri fırında piezoelektrik enerji dönüşümü. UltrasonicsSymp897-904.

Araştırma Makalesi Açık Erişim

Piezoelektrik Malzeme Kullanarak Elektrik Üretimi

Nayan İK *

Amerikan Uluslararası Üniversitesi, Dakka, Bangladeş* Sorumlu Yazar:Nayan İK
Amerikan Uluslararası Üniversitesi, Dakka, Bangladeş 
Tel: 880 2-8815386 
E-posta: nayanhabib@yahoo.com

Alınan Tarih: 03 Nisan 2015; Kabul Tarihi: 21 Mayıs 2015; Yayın Tarihi: 31 May 2015

Alıntı: Nayan HR (2015) Piezoelektrik Malzemeyi Kullanarak Elektrik Üretimi. J Malzeme Sci Eng 4: 171. doi: 10.4172 / 2169-0022.1000171

Telif Hakkı: © 2015 Nayan HR. Bu, orijinal yazar ve kaynağın kredilendirilmesi koşuluyla, herhangi bir ortamda sınırsız kullanım, dağıtım ve çoğaltmaya izin veren Creative Commons Attribution License (Creative Commons Attribution License) koşulları altında dağıtılan açık erişimli bir makaledir.

Journal of Material Sciences & Engineering’de daha fazla makale i

kaynak :
https://www.omicsonline.org/open-access/power-generation-using-piezoelectric-material-2169-0022-1000171.php?aid=54142

PİEZO ELEKTRİK VE TİTREŞİM BAZLI ENERJİ HASADI

PİEZO ELEKTRİK VE TİTREŞİM BAZLI ENERJİ HASADI

Yapısal titreşimler dünyanın her yerinde bulunabilir. Titreşimli makinelerden akış kaynaklı titreşimlere ve insan hareketinden yola kadar aracınızı sürün. Bu titreşimler en çok istenmeyen bir durumdur ve onları hafifletmek için önlemler alınmaktadır. Bu, tipik olarak hidrolik damperler veya lastik bağlantılar gibi dağıtıcı araçlar kullanılarak yapılır veya cıvatalı yapılarda bağlantılardaki mikro kayma yeterli sönümleme sağlar.

Son yıllarda, bu titreşimlerdeki enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için piezo elektrik malzemelerinin kullanılmasına yönelik birçok araştırma yapılmıştır. Bu güç daha sonra miliwatt – watt aralığında düşük güçlü izleme sistemleri için kullanılır. Bu otonom sistemler yüksek güvenilirlik gösterir ve bilgiler kablosuz olarak merkezi bir işlem düğümüne iletilebileceği için dikkat gerektirmez.

Twente Üniversitesi’ndeki SD&A grubu içinde, birçok yön araştırılmaktadır. Bu yönlerden biri trafikten enerji toplayabilmektir. Tipik olarak bu daha yüksek bir yakıt tüketimi anlamına gelir, ancak bazı yerler titreşimlerin kaçınılmaz olduğu yerlerde kesin olarak belirlenebilir. Bu konumlar hız tümsekleri, stop lambalarından hemen önceki yol, köprü genleşme derzleri vb.

Tauw inşaat mühendisliği bürosu ile birlikte köprü geçişlerinden enerji toplamaya bakıyoruz. Genleşme derzleri gerekli bileşenlerdir ve her zaman araçta ve köprünün kendisinde titreşimleri tetikler. Bunlar, aracınızdaki ve köprünün altındaki kauçuk bağlantı noktalarındaki amortisörler ile sönümlenir. ‘Mooi Nederland’ sübvansiyon programı için bir konsept sunuldu ve jüriden yirmi bin euro ve halk oylaması sonrasında on bin dolar daha verildi.

Piezo Malzeme Nedir?

Piezo Malzeme Nedir?

Piezo Malzeme Nedir?

Bir elektronik mühendisinin yaptığı araştırmalar sonucu olarak  piezo elektrik materyallerin doğal enerji harikalarından bir tanesi olduğu ve son zamanlarda gülük yaşamda kullandığımız birçok malzemenin bu sistemle çalıştığı bilinmektedir. Bu materyaller bilgisayar alanından enerji alanına, otomotiv sektöründen, günlük tüketim sektörüne kadar birçok alanda tercih ediliyor. Kullanılıyor.  Örnek verecek olursak; Püskürtmeli mürekkepli yazıcı, derin algılayıcı makineler, çakmaklar vb… gibi

Piezo Malzeme Nasıl Saklanmalıdır?

Bu malzemeleri sağlıklı saklamak ve uzun süre kullanmak için uygun ortam oluşturulmalı bu ortam;  Kuru, nemsiz ve hava almayan bir ortam olmalıdır. Böylece kullanılan malzemeler uzun süre sağlıklı saklanabilir. Yukarıda saydığımız saklama ortam şartları, nerdeyse her kimyasal madde için aynıdır. Tabii saklama koşulları gibi, kullanım koşulları da büyük önem taşır. Özellikle böyle maddeler kullanılırken, kişi önce kendini sterilize etmiş, daha sonrasında bone, galoş, steril giyim malzemeleri giyilmiş olmadır. Kesinlikle çıplak elle temas edilmemelidir.

 Bu enerji türünde en çok tercih edilen malzemeler aşağıdaki gibidir.

  • Rochelle tuzları
  • Baryum
  • Titanat
  • Kurşun
  • Zirkonat
  • Titanat
  • Potasyum
  • Sodyum
  • Niobat

Piezo Malzemelerle Enerji Üretimi Nasıl Olur?

Piezo elektrik özelliği, malzemenin üzerine uygulanan mekanik bir kuvvet sonucunda, malzemenin pozitif ve negatif iki ucu arasında oluşan, potansiyel farktır. Bu etki, malzemenin içindeki polarizasyon maddesinin yoğunluğu artmasıyla da doğrudan alakalıdır. Eğer malzeme kısa devre değilse,  yani ki uçta negatif durumda ise, uygulanan stress malzemede yüksek bir oranda voltaj meydana getirir

Piezoelektrik Depolama Nasıl Olmalı?

Piezo malzemeler terslenebilirdir; yani malzemeyi sıkıştırdığınız zaman oluşan potansiyel fark malzemeyi ile aynı orantılı bir kuvvete gerdiğiniz zaman oluşan potansiyel farkın negatifidir.  Bu yüzden yeterli donanımınız yoksa depolama işlemi yapılmamalıdır.  Bu enerji türünün ve malzemenin görülen  tek sıkıntısı bu potansiyel fark oluşumun da belli bir süre zarfında nötralize olmasıdır. Bu da demek oluyor ki cisme basınç uygulandığı zaman, aradan belirli bir süre sonra potansiyel fark olmayacak yani potansiyel fark sıfıra inecektir. Bunun sebebi ise; Kristal maddeler, içerisindeki potansiyel farkı bir süre sonra etkisini kaybeder ve basınç uygulansa dahi enerji açığa çıkmaz.

Piezoelektrik ile Elektrik üreten kaldırım projesi

Piezoelektrik ile Elektrik üreten kaldırım projesi

Her şey insanların ayak seslerinden enerji üretmekle ilgili. İnsanlar ne zaman yürürsün, kinetik enerjiyi alıyoruz ve elektriğe dönüşüyoruz. Şey, bu sadece güç ile ilgili değil, güç verileri ve etkileşim ile ilgili. Bir ayaktan 10 saniye ışık üretebilirsiniz. Güç üretmek için büyük bir transformatör istemiyoruz. Bu yaratma insan kaynakları için faydalıdır. Doğal kaynak gerektirmez.

Proje Açıklaması:

  1. Piezoelektrik malzeme: Piezoelektrik, uygulanan mekanik strese cevaben belirli katı malzemeler (kristaller, belirli seramikler ve kemik, DNA ve çeşitli proteinler gibi biyolojik maddeler) içinde biriken elektrik yüküdür.
  2. Voltaj regülatörü: Voltaj regülatörü , yük akımından, sıcaklıktan ve AC hat voltaj değişimlerinden bağımsız olarak kararlı bir DC voltaj sağlayan elektronik bir devredir. Voltaj regülatörü basit bir ileri besleme tasarımı kullanabilir veya negatif geri besleme içerebilir. Bir elektromekanik mekanizma veya elektronik bileşenler kullanabilir.
  3. Şarj edilebilir pil: Şarj edilebilir pil, depolama pili, ikincil hücre veya akümülatör, tamamen şarj edilmiş bir tek kullanımlık veya birincil pil yerine, bir şarj edilebilir, boşaltılabilir ve birçok kez şarj edilebilen bir tür elektrikli pildir. ve kullandıktan sonra atılır. Bir veya daha fazla elektrokimyasal hücreden oluşur
  4. doğrultucu: = Doğrultucu, periyodik olarak yön değiştiren alternatif akımı (AC), sadece bir yönde akan doğru akıma (DC) dönüştüren elektrikli bir cihazdır. Proses düzeltme olarak bilinir, çünkü akımın yönünü “düzeltir”.

Proje uygulaması:

  1. Bu projenin ana bileşeni piezoelektrik malzeme üzerinde formda transude.
  2. Elde edeceğimiz voltajın AC şeklinde olması için daha fazla akım elde etmek için transdüser sayısını seri formda bağlayın, böylece zener diyot tarafından düzenlenen bir doğrultucu ve regülatör voltajı aracılığıyla dc cinsinden dönüştürmemiz gerekir.
  3. Enerjiyi bir sabit köpük veya akışta alacağız. Bu enerji kimyasal enerji (DC Akü) şeklinde saklanabilir

Uygulama alanları

Yayalarda kullanılır
Spor salonları
dizüstü tuş takımı
Ayakkabı içinde

Patikalardan Elektrik Üretimi ( piezoelektrik )

Patikalardan Elektrik Üretimi ( piezoelektrik )

Doğal kaynaklardan enerji üretimi alanında en ilgi çekici ve de meraklı konulardan biri de ayak seslerinden enerji üretimidir. Genellikle, kendilerini zinde ve de sağlıklı olmak isteyen insanlar, koşmaya, yürümeye giderler. Dikkatli bir şekilde gözlemlersek, onlar tarafından tüketilen çok fazla enerji vardır. Ne zaman insanlar koşar, yürürse pratikte hareket etmek için yere baskı uygularlar. Bu proje sayesinde, bu enerjiyi Saklanabilir güce dönüştüreceksiniz. Aküde depolanan Güç sokak lambasını yakmak için kullanılacaktır.Mikrodenetleyiciyi Piezo Elektrik Dönüştürücü, Transformatör, İnvertör devresi, Akü ve Röle ile arayüzlemek için Arduino’ya ihtiyacınız olacak. Mikrodenetleyiciyi, Piezo Elektrik Dönüştürücüsüne basınç uygulanır uygulanmaz güç üretilecek ve üretilen güç pilde saklanacak şekilde programlayacaksınız. Pilde depolanan güç, ışıkları yakmak, cep telefonlarını şarj etmek vb. İçin kullanılabilir.

Projenin Açıklaması:

  1. Piezo Elektrik Dönüştürücü: Piezoelektrik Dönüştürücü, basınç, hızlanma, sıcaklık, gerilme veya kuvvetteki değişiklikleri elektriksel bir yüke dönüştürerek ölçmek için piezoelektrik etkisini kullanan bir cihazdır.
  2. Arduino Uno: Bu kartta bulunan dijital ve analog giriş / çıkış pinleri çeşitli genişletme kartlarına ve diğer devrelere arayüzlenebilir. Seri haberleşme arabirimi, bu programı bilgisayardan yüklemek için kullanılacak USB de dahil olmak üzere bir özelliktir.
  3. Wi-Fi Modülü: ESP8266 Wi-Fi modülü genellikle cihazlar arasında kablosuz iletişim kurmak için kullanılır. Ancak bu modül 5-3V lojik kaydırma yeteneğine sahip değildir ve harici bir lojik seviye dönüştürücüsü gerektirecektir
  4. N-Kanal Röle Modülü: n-Kanal Röle modülünün çalışma gerilimi 20mA sürücü akımı ile 5V DC’dir. Bu röle pek çok hayır ile arayüzlenebilir. Arduino, AVR, PIC, ARM ve MSP430 gibi mikrodenetleyicilerin. Burada Arduino kullanıyoruz çünkü programlama o kadar tipik değil. Bu röle modülü “Normalde COM’a bağlı”, “NO” olarak “Normalde COM’a açık” ve “COM” olarak Ortak olarak kısaltılmış “NC” bağlantı noktalarına sahiptir. Bunlarla birlikte, iki tip LED olacaktır; bunlardan biri kartın güç durumunu göstermek ve diğeri röle durumunu göstermek içindir. Burada “N”, tek kart üzerindeki röle olmadığını gösterir. Piyasada 2, 4, 6, 8, 10, 12 Kanallı Röle Modülü bulunmaktadır.
  5. Batarya: Batarya, DC gücünü saklamak için kullanılan bir cihazdır.
  6. Transformatör: Transformatör, elektrik enerjisini iki veya daha fazla devre arasında elektromanyetik indüksiyonla aktaran statik bir elektrikli cihazdır. Transformatörün bir bobinde değişen bir akım, ikinci bir bobinde değişen bir elektromotor kuvveti (emf) veya “voltaj” u tetikleyen değişken bir manyetik alan üretir.
  7. Çevirici Devresi: Çevirici devresi, AC gücünü DC gücüne dönüştürmek için kullanılan ve bunun tersidir.
  8. Normal Fiş: Fiş genellikle cihazları tutan ve elektrik bağlantıları sağlayan bir elektrik konektörü veya tutucusudur.

Projenin uygulaması:

  1. Piezo Electric dönüştürücüsünü transformatör ve İnvertör devresi üzerinden Şarj Edilebilir Aküye bağlayın
  2. Piezo Elektrik Dönüştürücüsüne bir basınç uygulandığı anda, pil şarj olmaya başlayacaktır. Multi-Meter ile kontrol edebilirsiniz.
  3. Sokak lambasını, İnverter devresi ve de Transformatör üzerinden aküye bağlı normal fişe bağlayın.
  4. Şimdi Piezo Elektrik Dönüştürücüsünden üretilen güç ne olursa olsun pilde saklanacak
  5. Aküde depolanan enerji kullanılarak sokak lambası açılacaktır.
  6. Daha fazla analiz için Işık mevcut durumunu uzak buluta da kaydedebilirsiniz.

Yazılım gereksinimleri:

  1. Arduino IDE: Programlama mantığını Arduino Uno panosuna yazmak ve yüklemek için Arduino IDE yazılımına ihtiyacınız olacak
  2. Thingspeak: Ayrıca, sistemi buluta entegre etmek ve verileri çevrimiçi olarak saklamak için ThinkSpeak IoT platformunda bir hesap oluşturmanız gerekir.
Solar-Piezo Mobil Şarj Cihazı

Solar-Piezo Mobil Şarj Cihazı

Yenilenemeyen enerji kaynaklarının yetersiz kaldığı için, yenilenebilir enerji kaynaklarına odaklanmamız da gerekiyor. Yukarıda belirtilen problemi çözme katkısının bir parçası olarak, güneş enerjisinden ve piezo elektrik transdüserlerinden güç elde edecek yenilikçi olan bir hibrit mobil şarj cihazı inşa edeceksiniz.Güneş paneli ve piezo plakası aküye şarj regülatörü ile bağlanacaktır. Şarj kontrol cihazı her iki kaynaktan elde edilen gücü kontrol edecek ve aküye sürekli güç verecektir. Üretilen DC gücü bataryada saklanır. AC gücünü elde etmek için cep telefonunuzu transformatör ve invertör devresi ile aküye bağlayacaksınız.

Proje Açıklaması:

  1. Güneş Paneli: Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlara Güneş Paneli denir.
  2. Piezo Elektrik Dönüştürücü: Piezoelektrik Dönüştürücü, basınç, hızlanma, sıcaklık, gerilme veya kuvvetteki değişiklikleri elektriksel bir yüke dönüştürerek ölçmek için piezoelektrik etkisini kullanan bir cihazdır.
  3. Batarya: Batarya, DC gücünü saklamak için kullanılan bir cihazdır.
  4. Transformatör: Transformatör, elektrik enerjisini iki veya daha fazla devre arasında elektromanyetik indüksiyonla aktaran statik bir elektrikli cihazdır. Transformatörün bir bobinde değişen bir akım, ikinci bir bobinde değişen bir elektromotor kuvveti (emf) veya “voltaj” u tetikleyen değişken bir manyetik alan üretir.
  5. Çevirici Devresi: Çevirici devresi, AC gücünü DC gücüne dönüştürmek için kullanılan ve bunun tersi bir devredir.
  6. Şarj Kontrol Cihazı: Şarj kontrol cihazı birden fazla güç kaynağına bağlandığında, şarj kontrol cihazı aküye sabit çıkış verecektir.
  7. Normal Fiş: Fiş genellikle cihazları tutan ve elektrik bağlantıları sağlayan bir elektrik konektörü veya tutucusudur.

Proje uygulaması:

  1. Güneş paneli ve plakayı şarj kontrol cihazlı piezoelektrik transdüser ile arayüzleyin
  2. Şimdi şarj kontrol cihazını aküye bağlayın.
  3. Güç kaynakları güç üretmeye başlar başlamaz, pil şarj olmaya başlayacaktır
  4. Batarya tamamen şarj olduğunda, mobil cihazınızı trafo, inverter devresi ve normal fiş ile bataryaya bağlayın.
  5. Cep telefonunuzun şarj etmeye başladığını görebilirsiniz

Yazılım gereksinimleri:

  1. Arduino IDE: Programlama mantığını Arduino Uno panosuna yazmak ve yüklemek için Arduino IDE yazılımına ihtiyacınız olacak
  2. Thingspeak: Ayrıca, sistemi buluta entegre etmek ve verileri çevrimiçi olarak saklamak için ThinkSpeak IoT platformunda bir hesap oluşturmanız gerekir.

Programlama dili: Arduino Programlama (C ++)Solar-Piezo Mobil Şarj Cihazını geliştirmek için gereken kit:

  • Güneş paneli

  • Çevirici Devresi
    transformatör
  • Piezo-Elektrik Dönüştürücü
  • pil
    Normal fiş
  • Şarj kontrol cihazı

Solar-Piezo Mobil Şarj Aleti üzerinde çalışarak öğreneceğiniz teknolojiler:

  • Piezoelektrik etkisi

  • Güç çevirimi
  • Güç aktarımıŞarj kontrol cihazı
Trafikten Elektrik Üreten Akıllı Yollar  piezoelektrik

Trafikten Elektrik Üreten Akıllı Yollar piezoelektrik

Trafikten Elektrik Üreten Akıllı Yollar piezoelektrik

Birleşik Krallık’taki Lancaster Üniversitesi’nden mühendisleri yolların yüzeyine gömülecek ve de geçen taşıtlardan kaynaklanan titreşimleri elektrik enerjisine dönüştürecek akıllı malzemeler, piezoelektrik özellikli seramikler üzerinde çalışıyor. Profesör olan Mohamed Saafi liderliğindeki projede, saatte 2000-3000 civarında arabanın geçtiği yani normal trafik yoğunluğu görülen bir yolda kilometre başına 1 ila 2 megawatt enerjinin geri kazanılmasını sağlayacak bir sistem tasarlanması hedefleniyor. Bu enerji, depolanması durumunda 2000-4000 sokak lambasına da güç sağlayabilir. Bu hem çevrenin korunması hem de vergilerden tasarruf açısından avantajlı.

Hâlihazırda 2000-4000 sokak lambasına güç sağlamanın ilgili birimlere günlük maliyeti 1800-3600 £ civarında. Araştırmacılar yollardan enerji elde edecek yeni teknolojinin kurulum ve işletme maliyetinin bunun %20’si civarında olacağını belirtiyor.

Profesör Saafi, piezoelektrik etkinin avantajını kullanacakları başka malzemeler de geliştireceklerini söylüyor. Örneğin araçlar geçtikçe yolun yüzeyinde fiziksel gerilime neden olarak da voltaj üreten bir malzeme. Saafi bu tür malzemelerin yüksek kuvvetlere dayanıklı olması ve sağladıkları enerji ile maliyetleri arasında makul bir denge olması gerektiğini belirtiyor.

Saafi geliştirdikleri seramik yapılı sistemin de sokak lambaları, trafik ışıkları ve elektrikli araç şarj noktalarının yanı sıra trafik yoğunluğu izleme sistemlerine de güç sağlama gibi pratik uygulamaları olabileceği görüşünde. Teknolojinin geliştirilmesi tamamlanınca sistem Birleşik Krallık’ta ve Avrupa Birliği’ndeki başka yerlerde saha denemelerinde kullanılacak.

piezoelektrik uygulama alanları

Piezoelektrik Uygulama Alanları

Piezoelektrik uygulama alanları genel anlamda artık birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Radyo vericilerinin frekans kontrollerinde telefonu iletişiminde birçok yerde kullanılmaktadır. Genel anlamda Piezoelektrik seramikler, kristaller ve sistemlerle mekanik titreşimler elektrik dalgasına ve dolayısıyla da elektromanyetik çeviriciler de kullanıldığı bir sistemdir. Son yıllarda önemli buluşlar da karşımıza çıkmakta ve özellikle de araçların içerisinde dahi birçok mekanizmada kullanılmaktadır. Sonar cihazında proje elektrik olayı ile yapılan ses yayını işleminin yanı sıra aynı zamanda ters Piezoelektrik yardımıyla da seramik malzemede şekil değişimi oluşturulabilmektedir. Bu sistemin en önemli noktalarından biri rahat kullanım ve sesten elektriğe dönen sistemlerinde rahat kullanımdır. Bir çok güvenlik mekanizmasında kullanılma durumu söz konusudur.

Piezoelektrik Uygulama Alanları Ve Sistematiği

Piezoelektrik uygulama alanları denildiği zaman öncelikli olarak karşımıza Radyo vericilerinin frekans kontrollü çıkmaktadır. Burada rahatlıkla kullanabilmek, TV frekans dalgalarının doğru bir şekilde iletimi sağlanmaktadır. Aynı zamanda son yıllarda yine çok kullandığımız telefon iletişim cihazlarında da dalga filtreleme işlemlerinde Piezoelektrik sistemleri kullanılmaktadır. Kristal mikrofonlar, gemilerde derinlik ve aynı zamanda da sonar cihazları yardımı ile hedef bulan mekanizmalarında kullanılmaktadır. Burada piezo kristal malzemesinden yararlanılarak üretimler gerçekleştirilmektedir. Kullandığımız çakmaklarda ya da çocukların ayakkabıların da bulunan Işık sistemlerinde dahi bu sistemlerin kullanıldığı bilinmektedir.

Genel olarak malzeme anlamında çok değerli olmasının yanı sıra Piezoelektrik uygulama alanları denildiğinde araç içlerinde de airbag sensörleri, park sensörleri gibi birçok yerde kullanıldığı karşımıza çıkmaktadır. Tabii ki bunun gibi birçok sistemin içerisinde kullanıldığı da bilinmektedir. Çok daha basit şekilde düşünecek olursanız arabalarda kullanılan hava akış sensörleri, kulaklıkları, mikrofonları da burada gösterebiliriz. Günümüzdeki yüksek hassaslığa sahip olması nedeniyle hassas terazi, ivme ölçer gibi mekanizmaların içerisinde de yine Piezoelektrik sensörleri kullanılmakta. Hassas hesaplamalar açısından büyük bir avantaj sağlamaktadır.

Piezoelektrik Etkisi

Piezoelektrik Etkisi

Piezoelektrik etkisi sistemleri ilk olarak 1880 yılında ortaya çıkmış bulunmaktadır. İki Fransız bilim adamı ve kardeş olan Curie kardeşler tarafından bulunmuş olan bu sistem günümüzde birçok yerde kullanılmaktadır. İlk olarak bulunmuş hikâyesinden biraz bahsedecek olursak kuvars ve bazı kristallere uygulanan bir basınç sistemi üzerinde bulunduğu bilinmektedir. Burada fark edilen olay elektrik yükünün burada oluşturulduğu ve buna da ilk olarak bulguların ortaya çıktığını söyleyebiliriz. Zaten bu garip ve bilimsel olayı bilim dünyasında Piezoelektrik etki olarak tanımlamış bulunmaktadır. Curie kardeşler bundan sonra aynı şekilde tersi elektrik etkisine de keşfetmiş bulunmaktadırlar.

Piezoelektrik Etkisi Nasıl Oluşur?

Piezoelektrik kelimesi aslında Yunanca anlamıyla sıkıştırmak ya da basmak anlamlarına gelen piezo kelimesinden türemiş bulunmaktadır. Ayrıca elektrik kelimesi Yunanca olarak kehribar ya da amber anlamına gelmektedir. Buradaki anlam gereğince bir elektrik kaynağı olduğu söylenebilmektedir. Birçok elektrik cihazının içerisinde günümüzde Piezoelektrik kullanıldığı bilinmektedir. Özellikle ses tanıma yazılımları ve IOS sistemlerinde olan Siri gibi asistanlar da konuştuğumuz mikrofon piezo elektrik sistemleri ile oluşturulmuş bir mikrofondur. Burada konuşulan ses sistemleri kristallerin birbirine çarpması sonrasında elektrik sinyallerine dönüşür ve karşı tarafa iletilir. Buna işte Piezoelektrik etkisi denilmektedir.

Doğru Piezoelektrik Etkisi

Aslında genel anlamda Piezoelektrik etkisi göz önünde bulundurulduğunda bir doğru bir de ters etki olarak iki farklı etkinin olduğunu bilmek gerekir. Bizler sizlere bu yazımızda genel anlamda doğru etki hakkında biraz bilgi vereceğiz. İletken olmayan elektrik kristal ya da seramik üzerinde 2 metal tabaka olarak düşünülürse arasına yerleştirme sistemi ile yerleştirilir. Burada elektrik etkisi meydana getirilir. Bu baskı sistemi sayesinde seramik malzeme uygulanan mekanik baskıda bir elektrik üretimini ortaya çıkarmaktadır. Bir anlamda piezo elektrik sistemi aslında bir çeşit minyatür pil gibi davranmakta ve elektrik üretmektedir. İşte bu durum tam anlamıyla doğru piezoelektrik etki olarak adlandırılmaktadır.

piezoelektrik sensör

Piezoelektrik Sensörleri

Piezoelektrik sensörleri özellikle bazı noktalarda sizlerin çok ciddi anlamda işinizi kolaylaştırıyor. Genel anlamda bizler size bu yazımızda hem etkisi hem de bu malzemelerin kullanım sistemleri hakkında bilgi vermeye çalışacağız. Piyasada elektrik etkisi olarak bilinen etki, aslında mekanik sistem sonucunda oluşan kristal yapı değişmeleri ve elektrik yükü geliştirilmesi sonucunda bir köprü görevi görmesi olarak adlandırılabilir. Özellik kullanılarak geliştirilmiş olan bu sensörler sayesinde bazı teoriler ve sensör sistemleri tanımlanmaktadır. Aslında eşdeğer devreleri de belli almak gerekmektedir. Bu konuda özellikle araştırmalar sürekli olarak piyasa elektrik sisteminin üzerine düşmüş bulunmaktadır.

sensor piezoelektrik
sensor piezoelektrik

Piezoelektrik Sensörleri Sistemi Araştırmaları

Araştırmacılar özellikle Piezoelektrik’in özelliklerinden yararlanmak ve bu fenomenin teknoloji dünyasına dahil etmenin çeşitli yollarını aramış bulunmaktadırlar. Bu araştırmalar sonucunda özellikle elektriksel davranışlar ve öngörülebilir şekilde karşılık veren mekanik stres karşısında yanıt verdiği gözlenmiştir. Bu modellemeleri uygun bir şekilde elektrik sensör cihazları üzerinden etkisi incelenmeye başlanmıştır. Piezoelektrik sensörleri cihaz olarak göz önünde bulundurulduğunda kondansatör ile paralel bir akım kaynağı olarak karşımıza çıkmaktadır. Yüksek hassasiyetli bir zamanlama sinyali olarak kuvars kristali etrafında inşa edilen belirli devrelerle zamanlaması olarak özetlenebilir.

Piezoelektrik Sensörleri Nerelerde Kullanılır?

Piezoelektrik sensörleri özellikle son yapılan araştırmalar sonrasında günümüzün de teknolojisine bağlı olarak kullanılmaya karar verilmiş bulunmaktadır. Özellikle günümüzde çakmaklarda mikrofon ve kulaklıklarda sıklıkla kullanıldığı ve günlük hayatımıza etkisi olduğunu söyleyebiliriz. Aynı zamanda da arabalarda hava akış sensörleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Yine araçlarda kullanılan emniyet kemeri uyarıcıları, Air bag sensörleri, alarmlar, park sensörleri tamamen bu dalga filtreleme sistemi ile sunulmaktadır. Telefon uygulamalarında olan tüm dalga filtreleme sistemleri ile ve radyo frekanslarını frekans sistemlerinin kontrol mekanizmalarında kullanılan sistem yine piezoelektrik sistemidir. Bunun yanı sıra çocukların ayakkabılarında kullanılan elektrikli sistemlerde de yine bu sistem kullanılmaktadır.