بررسی تجربی برداشت انرژی از راه رفتن انسان

برداشت انرژی یا مهار انرژی، فرایند استخراج انواع انرژی محیط پیرامون، از طریق روشهای مختلف است. عدم نیاز به تعویض باتری‌های فرسوده، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری ناشی از بررسی و جایگزینی باتری‌ها برای شبکه‌های بی‌سیم و استفاده از ابزارهای پزشکی قابل نصب در داخل بدن از دلایل مهم استفاده از برداشت‌کننده‌های انرژی می‌باشند. مواد پیزوالکتریک دسته‌ای از مواد هوشمند می‌باشند که کرنش مکانیکی را به ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌کنند و چگالی توان تولیدی بیشتری در مقایسه با سایر روشهای مهار انرژی دارند. بنابراین این مواد از گزینه‌های اصلی در برداشت انرژی از ارتعاشات و حرکات مکانیکی پیرامون به شمار می آیند. جهت برداشت انرژی و ذخیره سازی، پاشنه‌های کفش و یا کتانی منابع مناسبی از تنش مکانیکی، تغییر شکل و ارتعاش در زمان راه رفتن انسان می‌باشند. هدف از این مقاله بررسی امکان استفاده از مواد پیزو الکتریک در کفش به عنوان یک منبع انرژی جهت شارژ باتری می‌باشد. به منظور امکان‌سنجی انجام کار، شبیه‌سازی اجزاء محدود مدل انجام شد و در ادامه نمونه آزمایشگاهی ساخته و مطالعه تجربی بر روی آن انجام گرفت. نتایج حاصل از تست‌ها نشان می‌دهد که استفاده از مبدل پیزوسرامیک جهت برداشت انرژی از نیروی فشاری حاصل از پا در راه رفتن، توانی در حدود mw 55 را در بیشترین حالت ممکن ایجاد می‌کند. در صورتی که این توان جهت شارژ یک باتری قلمی قابل شارژ با ولتاژ 1.2 ولت و جریان 900 میلی آمپر به کار گرفته شود، به 19 ساعت زمان نیاز است.

An Experimental Investigation of Power Scavenging from Human Walking

Energy harvesting or energy scavenging is the process of extracting energy of the surrounding environment, through various methods. No need to replace wornout batteries and reducing maintenance costs and the use of medical devices within the body, are the important reasons for using energy harvesters. Piezoelectric materials are a class of smart materials that convert mechanical strain into electrical voltage and produce higher power density compared with other materials. Thus piezoelectric materials, are the main options in energy harvesting from vibration and mechanical movements. For energy harvesting and storage, shoe heels are suitable sources of mechanical stress, deformation and vibration during human walking. The purpose of this paper is to examine the possibility of using piezoelectric materials in footwear as a power source for charging the battery. The results of the tests, show that the use of piezoceramic converter for energy harvesting from the pressure of feet walking, can produce maximum power of 55mW. It will takes 19 hours to charge a rechargeable battery with a voltage of 2.1 volts and a current of 900 mA.