TY - JOUR ID - TI - Performance Enhancement of a Piezoelectric Harvester Included into an Autonomous System تحسين اداء حاصدة كهروضغطية تستعمل لتوليد الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل جهاز ذاتي العمل AU - Waleed Al-Ashtari وليد خالد خيري الاشتري PY - 2015 VL - 21 IS - 9 SP - 67 EP - 84 JO - Journal of Engineering مجلة الهندسة SN - 17264073 25203339 AB - Autonomous systems are these systems which power themselves from the available ambient energies in addition to their duties. In the next few years, autonomous systems will pervade society and they will find their ways into different applications related to health, security, comfort and entertainment. Piezoelectric harvesters are possible energy converters which can be used to convert the available ambient vibration energy into electrical energy. In this contribution, an energy harvesting cantilever array with magnetic tuning including three piezoelectric bimorphs is investigated theoretically and experimentally. Other than harvester designs proposed before, this array is easy to manufacture and insensitive to manufacturing tolerances because its optimum operation frequency can be re-adjusted after fabrication. In this array, each bimorph has its own rectification circuit in order to prevent the interference of its operation with the others. Two electrical connections are investigated: the series connection and the parallel connection. These connections are tested under several cases such as moderate and high excitation level and large and small connected load. The theoretical and experimental works show that each connection has characteristics and can be used to enhance the harvester output power and/or its frequency bandwidth. These characteristics are highly related to the excitation level and the connected load together.

الاجهزة ذاتية العمل هي تلك الاجهزة التي تستعمل الطاقة الموجودة في البيئة المحيطة لتحويلها الى الطاقة الكهربائية اللازمة لاداء عملها. في السنين القليلة القادمة, تلك الاجهزة ستتوفر بكثرة في المجتمع و سيوجد لها تطبيقات كثيرة متعلقة بالصحة و الرفاهية. الحاصد ات لكهروضغطية هي احدى الوسائل المستخدمة لتشغيل هذه الاجهزة حيث يمكن لهذه الحاصدات تحويل طاقة الاهتزاز الى طاقة كهربائية. في هذا البحث, تم تصميم حاصدة تحتوي ثلاث عتبات المصنوعة من مواد كهروضغطية. كل عتبة تم تثبيتها من طرف واحد و الطرف الاخر ترك حرا. كل عتبة يمكن توليف ترددها الطبيعي باستخدام مغانط ثابتة. تمتاز هذه الحاصدة الجديدة بانه يمكن تجاوز التاثيرت السلبية لسماحات التصنيع بعد تصنيعها وذلك لانه يمكن اعادة توليف ترددها الامثل الذي عنده تحصد اكبر طاقة ممكنة. تم ربط لكل عتبة في هذه الحاصدة دائرة كهربائية تستخدم لتحويل الفولطية المتناوبة المتولدة الى فولطية مستمرة وذلك لمنع التاثير السلبي لكل عتبة كهروضغطية على الاخرى. لقد تم تصنيع هذه الحاصدة و دراستها نظريا و عمليا.تم بحث نوعين من الربط الكهربائي لهذه العتبات الكهروضغطية: ربط على التوالي و ربط على التوازي. هذان الربطان تمت دراستهما بعدة حالات مثلا تمت دراستهما عند تسليط اهتزاز ذو سعة متوسطة و عالية و كذلك عند ربط حمل كهربائي صغير او كبير. نتائج النظري و العملي بينت تحسن كبير في اداء الحاصدة المقترحه مقارنة مع التصميم المعروف للحاصدات الكهروضغطبة. حيث لوحظ ازدياد كبير في الفولطية المتولدة و كذلك توسع مدى الترددات التي ممكن ان تعمل به الحاصدة. ER -