माइक्रो ऊर्जा लवनेवालों अक्षय ऊर्जा का एक वैकल्पिक स्रोत -

प्रोफेसर खलील Najafi द्वारा

जिन विषय

सार
परिचय
उपलब्ध पावर
मैकेनिकल मोशन सूत्रों का कहना है
सौर और थर्मल सूत्रों का कहना है
Transduction तकनीक
विद्युतचुंबकीय जेनरेटर
Piezoelectric जेनरेटर
मल्टी मोड ऊर्जा जेनरेटर
चुनौतियां
दक्षता
विनिर्माण
इलेक्ट्रॉनिक्स
निष्कर्ष
सन्दर्भ

सार

स्वायत्त लघु इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की बढ़ती संख्या के साथ यह एक पर्याप्त, विश्वसनीय बिजली आपूर्ति की समस्या को लाता है. Micropower पर्यावरण ऊर्जा संचयन जनरेटर अक्षय ऊर्जा का एक वैकल्पिक स्रोत प्रदान करते हैं. ये बिजली की आपूर्ति करने के लिए पर्यावरण, पहनने योग्य या शल्य चिकित्सा implantable माइक्रोसिस्टम्स समर्थन में मदद कर सकते हैं. वे सहायता या भी जगह कर सकते हैं कुछ अनुप्रयोगों में बैटरी.

वायरलेस एकीकृत माइक्रो सिस्टम इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर (WIMS) में विभिन्न स्रोतों से पर्यावरण फसल काटने वाले ऊर्जा के अनुसंधान ध्यान केंद्रित के एक क्षेत्र किया गया है. माइक्रो ऊर्जा लवनेवालों piezoelectric, विद्युत, दोनों कंपन और गर्मी स्रोतों से thermoelectric तकनीक पर आधारित विकसित किया जा रहा हैं. माइक्रो बैटरी भी अध्ययन किया जा रहा है.

ऊर्जा रूपांतरण पर अनुसंधान की समीक्षा जैविक प्रत्यारोपण के लिए बैटरी चालित प्रणालियों के अनुकूलन, स्वेद, माइक्रोसिस्टम्स के लिए एक माइक्रो thermoelectric जनरेटर, बहुपद्वति कम आवृत्ति कंपन के लिए पर्यावरण, MEMS आधारित ऊर्जा संचयन से सफाई ऊर्जा से सफाई ऊर्जा सहित प्रस्तुत किया जाएगा , और MEMS आधारित उड़ान कीड़ों के लिए यांत्रिक ऊर्जा मेहतर

कुछ चल रहे चुनौतियां भी हैं पहले इन मैला ढोने वालों को एक व्यावसायिक पैमाने पर अपनाया जा सकता है है. जनरेटर के Miniaturization) 1, 2) उपलब्ध ऊर्जा घनत्व में सुधार, 3) पर्यावरण सूक्ष्म लवनेवालों, 4 युग्मन ऊर्जा की दक्षता बढ़ाने) विकासशील उच्च दक्षता शक्ति परिहार और ऊर्जा भंडारण, और 5) लंबे समय के लिए उपयुक्त डिवाइस पैकेजिंग के विकास ये शामिल हैं: अवधि विश्वसनीयता. इन क्षेत्रों में हाल के कुछ परिणाम प्रस्तुत किया जाएगा.

परिचय

दूरस्थ नियंत्रित माइक्रोसिस्टम्स बैटरी जीवन और बैटरी आकार के द्वारा सीमित किया गया है. बैटरियों को आम तौर पर आकार का सूक्ष्म स्तर पर मामले में प्रमुख घटक हैं. ऊर्जा संचयन से पता चलता है इन उपकरणों की शक्ति के लिए एक विकल्प के रूप में वादा करता हूँ. कंपन या गति, सौर प्रकाश, और तापमान परिवर्तन से ऊर्जा पीढ़ी मानव संचालित flashlights, सौर calculators, और थर्मल संचालित wristwatches पर एक व्यावसायिक व्यवहार्य विकल्प के रूप में स्थापित किया गया है.

Micropower लवनेवालों आवेदन कहाँ बैटरी आधारित उपकरणों की तैनाती या जब बैटरी प्रतिस्थापन मुश्किल है, महंगा या असंभव है करने के लिए लक्षित कर रहे हैं. सुदूर संवेदन स्थानों, संरचनात्मक निगरानी एम्बेडेड, शिपिंग कंटेनरों, पेसमेकर, और humanimplants ट्रैकिंग उन अनुप्रयोगों जहां बैटरी चालित उपकरणों सीमाएं हैं के बीच हैं.

पर्यावरण स्रोतों से ऊर्जा फसल काटने वाले पिछले एक दशक से अधिक अनुसंधान के एक क्षेत्र, और वायरलेस एकीकृत माइक्रो सिस्टम इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर (WIMS) में एक अनुसंधान ध्यान केंद्रित किया गया है. WIMS कंपन और गर्मी स्रोतों से ऊर्जा संचयन के लिए piezoelectric, विद्युत, और thermoelectric तकनीक विकसित कर रहा है. पावर प्रबंधन और सूक्ष्म बैटरी भी अध्ययन किया जा रहा है. ऊर्जा रूपांतरण पर अनुसंधान की समीक्षा, हाल ही में WIMS परियोजनाओं सहित प्रस्तुत किया है.

उपलब्ध पावर

मैकेनिकल मोशन सूत्रों का कहना है

यांत्रिक गति एक ऊर्जा स्रोत है कि ऊर्जा को एकत्रित करने के लिए व्यापक ध्यान आकर्षित किया है. यह या तो सक्रिय या निष्क्रिय किया जा सकता है. निष्क्रिय जनरेटर जैसे सबूत मशीनों या यहां तक ​​कि मानव शरीर के लिए संलग्न जनता inertial तंत्र का उपयोग करें. ये inertial जनरेटर सबूत बड़े पैमाने पर विस्थापन और विद्युत उत्पादन के लिए पारगमन तंत्र का उपयोग करें.

एक आम डिजाइन एक सबूत के जन (एम) एक संयुक्त वसंत की तरह के माध्यम से एक चलती होस्ट करने के लिए संलग्न के होते हैं. विद्युत जनरेटर आमतौर पर inertial जन की गति damps है. अनुनाद पर एक रेखीय विस्थापन आंदोलन के लिए उपलब्ध है शक्ति है

पी _{अधिकतम} = _{चुनाव} (1 / 4) MQ (ω / ²⁾ (1)

सीमित कारकों तीन, के अनुपात त्वरण चुकता आवृत्ति (ASTF) कारक (ω / ^2), सबूत द्रव्यमान (एम) और गुणवत्ता कारक (क्यू). पहले एक एक इनपुट स्रोत बाधा है, और दूसरे और तीसरे एक एक डिजाइन बाधा जा रहा है. तालिका 1 से लेकर, ASTF कारक के रूप में .001 के रूप में कम हो, मशीन कंपन के लिए कर सकते हैं, मानव चलने के लिए के रूप में 3 के रूप में में उच्च मूल्यों के लिए.

तालिका 1. ASTF कारक ^{1 , 2}

अधिकतम शक्ति एक बिजली लोड करने के लिए दिया क्या उपलब्ध है (पी _{चुनाव अधिकतम} = / 2 _{उपलब्ध} पी) का आधा है ³ . उलटफेर, बड़ा ऊर्जा घनत्व, जहां मीटर = ρ वी के लिए

(पी _{अधिकतम चुनाव} / वी) (1 / 4) = ρ (ω / ²⁾ क्यू (2)

(2) साजिश रचने तालिका डेटा का उपयोग 1, क्यू कारकों 1-1000 से लेकर चयन, और 10 ग्राम / ³ सेमी की एक सबूत जन घनत्व (सादगी, और मोलिब्डेनम के लिए इसी तरह के लिए) संभालने, चित्र 1 का ग्राफ जो प्रतिनिधित्व करता है देता है अधिकतम शक्ति है कि बिजली के लोड करने के लिए हस्तांतरित किया जा सकता है.