برداشت انرژی از ارتعاشات تیر با وصله پیزوالکتریک تحت جرم غیرتماسی گذرا قابل استفاده در سرعت‌گیرها

در این پژوهش، رویکردی نوین برای برداشت انرژی از عبور خودروها از روی سرعت‌گیر با استفاده از مواد پیزوالکتریک ارائه شده است. هدف اصلی، تبدیل ارتعاشات مکانیکی ناشی از حرکت خودروها به انرژی الکتریکی برای تامین انرژی دستگاه‌های کم‌مصرف شهری، مانند حسگرهای ترافیکی و چراغ‌های هشدار خیابانی است. به‌منظور شبیه‌سازی، از یک مدل تیر یک‌سرگیردار مجهز به وصله‌ پیزوالکتریک استفاده شده که توسط نیروی مغناطیسی به صورت غیرتماسی تحریک می‌شود. معادلات حرکت این سیستم به روش اویلر-برنولی استخراج و با استفاده از نرم‌افزار متلب حل شده‌اند. اعتبارسنجی مدل با آزمایش‌های تجربی برای دو سرعت جرم عبوری و سه فاصله جرم از تیر انجام گرفته و نتایج نشان‌دهنده دقت مناسب مدل ریاضی در تطابق با داده‌های تجربی هستند. تحلیل‌ها حاکی از آن است که افزایش سرعت جرم عبوری باعث کاهش ولتاژ خروجی شده و افزایش فاصله جسم از آهنربا نیز منجر به کاهش نیروی مغناطیسی و افت ولتاژ تولیدی می‌شود. همچنین، بررسی‌ها نشان می‌دهد که در تنظیمات بهینه، این سیستم می‌تواند راندمان مناسبی در تولید توان ارائه دهد.

energy harvesting from beam vibrations with piezoelectric patch under transient non-contact mass، applicable in speed bumps

this study proposes an innovative method for harvesting energy from vehicles as they pass over speed bumps by leveraging piezoelectric materials. the core aim is to harness mechanical vibrations produced by vehicle motion and convert them into electrical energy، which can then be used to power low-energy urban infrastructure، such as traffic sensors and street lighting. to simulate this process، a cantilever beam model fitted with a piezoelectric patch was utilized، with excitation through non-contact magnetic force. the equations of motion were formulated based on the euler-bernoulli beam theory and subsequently solved numerically using matlab. experimental validation was carried out by testing the system at two distinct velocities of the passing mass and three varying distances between the mass and the beam. the results show a good correlation between the mathematical model and the experimental data، confirming the model's reliability. analyses indicate that increasing the velocity of the passing mass causes a decrease in the output voltage، and increasing the distance of the object from the magnet also leads to a decrease in the magnetic force and a drop in the generated voltage. moreover، the findings suggest that، when optimized، the system can deliver a promising level of efficiency in generating power.