Zemine Entegre Piezoelektrik Sensörden Enerji Hasadı

Abstract

Bu çalışma insan hareketliliğinin fazla olduğu yerlerde, düşük güçlü uygulamalar için zemine yerleştirilen piezoelektrik seramik dönüştürücülere dayalı deneysel bir enerji hasat sistemini tanıtmaktadır. Yalnızca bir PZT’nin üretebildiği gerilim tek başına bir sisteme enerji verebilecek seviyede değildir. Bu yüzden PZT’ler hasat edilen gücü en üst seviyeye çıkarabilecek uygun devre topolojisiyle seri ve paralel bağlanarak elde edilecek toplam güç arttırılmıştır. Deneysel çalışmada 20 × 30 cm’lik ahşap bir zeminin her bir kısa kenarına 5 adet PZT yerleştirilmiş, toplamda 10 adet PZT’den 10 adet gerilim ikileyici ile enerji hasadı yapılmıştır. Dört farklı ağırlıkta birey üç farklı yürüme hızında bir dakika boyunca deney düzeneğine basmış ve tüm sonuçlar grafiksel olarak elde edilmiştir. Yük olarak 220 KΩ direnç kullanılmıştır. Deney düzeneği 48 kg ağırlığındaki bireyle test edildiğinde maksimum 23,42 μW (2,27 volt), 58 kg ağırlığında 13,13 μW (1,70 volt), 71 kg ağırlığında 59,56 μW (3,62 volt), 85 kg ağırlığında 55,68 μW (3,50 volt) gerilim hasat edilmiştir. Deneysel sonuçlar aynı bireyin yürüme hızı arttıkça elde edilecek ortalama gerilimin yükseldiğini, ayrıca aynı yürüme hızlarındaki bireylerden ağır olanın daha fazla enerji hasat edilmesini sağladığını göstermiştir.