برداشتگر انرژی پیزوالکتریک برای حسگرهای بی سیم در شبکه های الکتریکی هوشمند
محور پژوهش
ماشین آلات و تجهیزات پیشرفته
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی برق و کامپیوتر
حوزه پژوهش
Industry 4.0- تامین توان حسگرهای بی سیم به منظور پایش شبکه های الکتریکی هوشمند
عنوان
طراحی و مشخصه‌یابی برداشتگرهای انرژی پیزوالکتریکی به منظور تغذیه حسگرهای بی سیم خودتوان در پایش شبکه‌های الکتریکی هوشمند- US Patent
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: برداشتگرهای انرژی مولدهای بسیار کوچک با توان تولیدی در محدوده میلی وات هستند که انرژی محیط اطراف، نظیر انرژی لرزش‌های مکانیکی، را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. یکی از کاربردهای اصلی برداشتگرهای انرژی، توسعه حسگرهای بی‌سیم خودتوان است که نقش کلیدی در سامانه‌های پایش در کاربردهایی مانند اینترنت اشیا یا پایش پارامترهای خطوط انتقال در شبکه‌های الکتریکی هوشمند ایفا می‌کنند. مدرن سازی شبکه‌های قدرت فعلی با اضافه نمودن بستر مخابراتی و استفاده از ابزارهای پایش، که تحت عنوان شبکه‌های الکتریکی هوشمند نیز شناخته می‌شود، نیازمند به‌کارگیری شبکه‌ای گسترده از حسگرها است و استفاده از شبکه حسگرهای بی‌سیم راهکار مناسبی جهت ارسال اطلاعات این پارامترها است. در حال حاضر، باتری منبع اصلی تأمین توان یک سلول حسگر بی‌سیم است ولی به دلیل چگالی انرژی و عمر محدود، عملاً پیاده‌سازی در کاربرد پایش خطوط انتقال را با مشکل مواجه می‌کند. هدف این پژوهش، ارائه روشی برای طراحی بهینه برداشتگرهای انرژی پیزوالکتریکی جهت تغذیه حسگرهای خودتوان برای پایش پارامترهای خطوط انتقال و توزیع انرژی الکتریکی است. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها در این رساله، برداشتگرهای انرژی لرزشی از نوع پیزوالکتریکی، که امکان تولید توان در فرکانس خط را دارند به‌عنوان گزینه اصلی برای تغذیه سامانه حسگرهای بی سیم در کاربرد پایش خطوط انتقال، در نظر گرفته ‌شده‌اند. ارائه روش‌های مناسب برای مشخصه‌یابی و تعیین پارامترهای محصولات این فناوری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. کارایی، صحت عملکرد، و دقت روش‌های ارائه‌شده از طریق مدل سازی و ساخت دو نمونه آزمایشگاهی برداشتگرهای پیزوالکتریکی با و بدون بسته بندی خلأ، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج ارزیابی روش در مقایسه با پارامترهای مرجعی که برای ماده پیزوالکتریک توسط سازنده ارائه شده است، دقت و کارایی روش پیشنهادی را مورد تایید قرار می دهد. همچنین برای طراحی بهینه مکان نصب، یک روش تحلیلی ارائه شده که صحت روش و فرض‌های آن از طریق تحلیل عددی و آزمون‌های عملی نمونه آزمایشگاهی مورد تایید قرار گرفته است. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط دیاگرام و آنالیز عددی و مدار تست برداشتگر انرژی پیزوالکتریکی





اجزای تشکیل دهنده یک حسگر بی سیم مجهز به برداشتگر انرژی ساختار شبکه حسگر بی‌سیم شبکه هوشمند


الف) بلوک دیاگرام سیستم طراحی‌شده ب) تصویر سامانه تست برداشتگر انرژی پیزوالکتریکی مرجع: طراحی و مشخصه‌یابی برداشتگرهای انرژی پیزوالکتریکی به منظور تغذیه حسگرهای بی سیم خودتوان در پایش شبکه‌های الکتریکی هوشمند- علیرضا عباسیان- رساله دکترای قدرت- دانشکده برق و کامپیوتر -دانشگاه صنعتی اصفهان