Energetyczne drgania

Czujniki, nadajniki radiowe i moduły GPS, wszystkie te urządzenia charakteryzują się niskim poborem mocy. Wystarczy jedynie kilka miliwatów do ich uruchomienia. Ta energia może być uzyskana z procesów zachodzących w środowisku - ze źródeł takich jak światło lub drgania. Innowacyjne urządzenie pomiarowe będzie w stanie określić, czy potencjał energetyczny jest wystarczająco wysoki.

Drgania wytwarzane np. przez pędzące pociągi, samochody czy nawet instrumenty muzyczne mogą wyprodukować odpowiednią ilość energii umożliwiającą działanie niewielkiego sprzętu elektronicznego. Czujniki, które monitorują temperaturę w wagonach chłodniach lub odbiorniki GPS mogą więc być ładowane dzięki energii pochodzącej z drgań.

Eksperci nazywają tę technologię jako tzw. "zbieranie energii", z codziennych źródeł, tj. temperatura czy różnica ciśnień, prądy powietrza, ruchy mechaniczne lub drgania. Ale czy to wystarczy do zasilenia mikrosystemu elektrycznego? Być może odpowiedź poznamy dzięki Fraunhofer Institute for Integrated Circuits.

Opracowany przez naukowców kompaktowy system analizuje i charakteryzuje potencjał energii użytkowej - w tym przypadku oscylacje powstałe podczas jazdy. Mierzy on kluczowe parametry źródła drgań, takich jak amplitudy i widma częstotliwości przyspieszenia.

Możemy wykorzystać pobrane dane do projektowania przetworników drgań, takich jak piezoelektrycznych generatorów. Dzięki temu można będzie np. pobrać odpowiednią energię do zasilenia czujników, odbiorników transmisji radiowej, systemów śledzenia - wyjaśnia kierownik grupy IIS dr Peter Spies.

Systemy śledzenia działają dzięki bateriom. Jednak akumulatory te wymagają ciągłej wymiany, co jest jednoznaczne ze zwiększeniem kosztów i wysiłków. Dzięki technologii „zbieraniu energii" możemy wymienić baterie i okablowanie". Procesy logistyczne nie są jednak jedynymi zmianami. Energię pobraną z wymienionych wcześniej źródeł można wykorzystać do bardzo wielu innych aplikacji (np. systemów pomiarowych w samochodach do kontrolowania ciśnienia powietrza w oponach.)

Elementy danych rejestratora obejmują czujnik przyspieszenia, moduł GPS, mikrokontroler, kartę SD i WiFi interfejs. Powróćmy do sytuacji z pociągiem. Czujnik mierzy jego przyspieszenie wzdłuż trzech osi. W tym samym czasie, moduł GPS określa położenie pojazdu i zapisuje dane wraz z wartościami przyspieszenia na karcie SD. Parametry te mogą być używane na określenie prędkości pociągu oraz ilości powstałej energii. W ten sposób możemy dostroić przetwornik energii i dostosować go do danej aplikacji - dodaje uczony.

Rejestratory danych są już stosowane w wagonach towarowych, ciężarowych i maszyn. Dr Spies i jego zespół pracuje obecnie nad stworzeniem kompletnego systemu śledzenia, który zawiera nie tylko moduł GSM i odbiornik GPS, ale także konwerter wibracji, które zamienia energię mechaniczną w energię elektryczną.

(ma)