Spelling suggestions: "subject:"conergy harvesting"" "subject:"coenergy harvesting""
541 |
Large Area Electronics with Fluids : Field Effect on 2-D Fluid Ribbons for Desalination And Energy HarvestingKodali, Prakash January 2016 (has links) (PDF)
This work studies the influence of field effect on large area 2 dimensional ribbons of fluids. A fluid of choice is confined in the channel of a metal-insulator-channel-insulator-metal architecture and is subjected to constant (d.c) or alternating (a.c) fields (de-pending on the application) along with a pressure drive flow. A general fluid would be composed of molecules having certain polarizability and be a dispersion of non-ionic and ionic particulates. The field effect response under pressure driven flow for this fluid would result in electrophoresis, electro osmosis, dielectrophoresis, dipole-dipole interaction and inverse electro osmosis phenomena. Using some of these phenomena we study applications related to desalination and energy harvesting with saline water as the ex-ample fluid for the former case, and solution processed poly vinyldene fluoride (PVDF) for the latter case. The geometrical features of \large area" and the \ribbon shape" can be taken advantage of to influence the design and performance for both applications.
With regards to desalination, it is shown via experiments and theoretical models that the presence of alternating electric fields aid in ion separation along the flow when the saline water is subjected to laminar flow. Moreover, the power consumption is low due to the presence of the insulator. An average of 30% ion removal efficiency and 15% throughput is observed in the systems fabricated. Both performance parameters are discussion can be improved upon with larger channel lengths. The \2-D ribbon" and alternating field effect aid in achieving this by patterning the randomly distributed ions in the bulk into a smooth sheet charge and then repelling this sheet charge back into the bulk. The electric field exhibited by this sheet charge helps trap more ion sheets near the interface, thereby converting a surface ion trapping phenomena (when d.c is used) to a bulk phenomena and thereby improving efficiency.
With regards to energy harvesting, a solution of PVDF in methyl ethyl ketone and 1-methyl-2-pyrollidone is confined to the \2-D ribbon" geometry and subject to high d.c fields. This aids in combining the fabrication, patterning and poling process for PVDF into one setup. Since the shape of the ribbon is defined by the shape of the channel, the ribbons (straight or serrated) can be used to sense forces of various magnitudes. More importantly experiments and theoretical models are studied for energy harvesting. Since the ribbon geometry defines the resonant frequency, large PVDF ribbon can be used to harvest energy from low frequency vibrations. Experiments show that up to 60 microwatt power can be harvested at 200 Hz and is sufficient to supplement the power for ICs.
|
542 |
Systèmes multisources de récupération d'énergie dans l'environnement humain : modélisation et optimisation du dimensionnement / Multisource systems for harvesting energy in the human environment : modeling and sizing optimizationLossec, Marianne 07 July 2011 (has links)
Ces travaux s'inscrivent dans la problématique de l'alimentation autonome de systèmes électroniques communicants fondée sur la récupération de l'énergie disponible dans l'environnement humain. Cette thèse traite du dimensionnement d'un générateur multisource (thermique, photovoltaïque et cinétique) avec stockage d'énergie. Afin d'optimiser le dimensionnement d'un tel système dans un contexte de ressources paramétrables, des modèles génériques, adaptés à une large plage de dimensions, ont été établis, à partir de technologies déjà existantes, et validés expérimentalement. L'approche système a permis d'étudier les nombreux couplages multiphysiques existants et de mieux dimensionner le système. Ainsi, il a été montré qu'optimiser le rendement global de toute la chaîne de conversion d'énergie conduit à des solutions différentes de celles résultant d'une optimisation du dimensionnement de chaque organe pris séparément. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, une étude a été menée sur l'impact du profil de consommation sur le dimensionnement du système. Cette étude a permis, sur le cas particulier d'une application réelle, de mettre en évidence le potentiel d'une gestion d'énergie en cas de ressources faibles notamment par l'adaptation des profils de consommation. / This work deals with the problematic of self-powered communicating electronic systems based onenergy harvesting in the human environment. This thesis addresses the sizing of a multisource generator(thermal, photovoltaic and kinetic) with energy storage. To optimize the sizing of such a systemin the context of configurable resources, generic models, adapted to a wide range of dimensions, wereestablished from existing technology, and validated experimentally. The system-level approach wasused to study the many existing multiphysics couplings to better size the system. Thus, it was shownthat optimizing the global efficiency of the whole energy conversion chain leads to solutions differentfrom those resulting from sizing optimization of each component separately. Finally, in the latter partof this thesis, a study was conducted on the impact of load profil on the sizing of the system. Thisstudy, on the particular case of a real application, highlight the potential for energy management inthe case of poor ressources, notably by adapting the load profils.
|
543 |
Subthreshold Leakage Voltage Supervisor für den wartungsfreien Betrieb umgebungsenergieversorgter SensorknotenGötz, Martin 30 April 2020 (has links)
Die Nutzung von Umgebungsenergie ermöglicht bei einer zunehmenden Anzahl von Anwendungen drahtloser Sensorknoten eine autarke Energieversorgung. Wartungseingriffe sowie unvorhergesehene Energieengpässe begrenzen den autarken Einsatz derartiger Sensorknoten oder erfordern eine deutliche Überdimensionierung der Energy Harvester und Energiespeicher. Anwendungen, wie der Einsatz in unzugänglichen Bereichen, Sensornetzwerken mit einer großen Anzahl von Knoten oder sehr kleinen Knoten / Smart Dust, können unwirtschaftlich werden, wenn kein wartungsfreier Betrieb gewährleistet werden kann.
Erreicht ein drahtloser Sensorknoten einen energetisch niedrigen Zustand, ist es für einen erneuten Start erforderlich, dass zusätzlich zu einer ausreichenden Spannung genügend Energie für den Startvorgang zur Verfügung steht. Bei zu zeitiger Aktivierung wird der Startvorgang aufgrund der einbrechenden Spannung nicht abgeschlossen und verhindert die Aufnahme des Betriebs. Ein Voltage Supervisor wird benötigt, um den Startvorgang so lange zu verzögern, bis ausreichend Energie für diesen zur Verfügung steht.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Voltage Supervisor für das Energiemanagement umgebungsenergieversorgter Sensorknoten vorgeschlagen. Die Herausforderungen liegen in der Realisierung einer definierten Abschalt- und Startcharakteristik, auch bei langsamen oder variablen Spannungsanstiegen, in der Implementierung einer Kaltstartfähigkeit und im zuverlässigen Schaltverhalten unter widrigen Umgebungsbedingungen oder niedrigem Energieeintrag. Für eine hohe Effizienz wird bei jeder Spannung ein geringer Eigenleistungsverbrauch gefordert.
Im Ergebnis wird ein Konzept vorgestellt, welches einen zuverlässigen wartungsfreien Betrieb ermöglicht. Funktionen, wie die Abschaltung des Mikrocontrollers nach Erledigung der Aufgabe, ermöglichen darüber hinaus, weniger Energie als im Schlafmodus zu verbrauchen. Mit dieser Methode kann ein intermittierender Betrieb in Abhängigkeit der verfügbaren Energie realisiert werden.
Simulation, experimentelle Untersuchung und die Einbettung in einen umgebungsversorgten drahtlosen Sensorknoten validieren die Funktionsfähigkeit unter allen gestellten Anforderungen. Der mittlere Eigenleistungsverbrauch der vorgeschlagenen Schaltung liegt bei 5,58 µW. Bei niedrigen Spannungen von 0 V – 1,4 V werden lediglich 568 nW benötigt. / The use of ambient energy enables an autonomous energy supply for an increasing number of wireless sensor node applications. Maintenance interventions or unforeseen energy input drops limit the autonomous use of such sensor nodes or require significantly oversized energy harvesters and energy storages. Applications such as the use in inaccessible areas, sensor networks with a large number of nodes or very small nodes / Smart Dust can become uneconomical, if no maintenance-free operation can be guaranteed.
If a wireless sensor node reaches an energetically low state, it is necessary for a restart, that sufficient voltage and in addition sufficient energy is available for the starting process. In the case of too early activation, the starting process will not be completed due to the voltage drop and will prevent the start of operation. A Voltage Supervisor is required to delay the start until sufficient energy is available.
Within the scope of this thesis, a voltage supervisor for the energy management of environmental-powered wireless sensor nodes is proposed. The challenges are in the realization of a defined switch-off and start characteristic even with slow or variable voltage slopes, a cold start capability and in reliable behaviour under adverse environmental conditions or low energy input. For high efficiency, a low power consumption is required at every voltage.
As result, a concept is presented which enables reliable maintenance-free operation. In addition, the microcontroller can switch itself off completely after completion of the task and thus consume even less energy than in sleep mode. With this method, intermittent operation depending on the available energy, can be realized as well.
Simulation, experimental investigation and inclusion in an energy harvesting supplied wireless sensor node validate the functionality under all given conditions. The average power consumption of the proposed circuit is 5.58 µW. At low voltages in the range 0 V - 1.4 V only 568 nW are required.
|
544 |
Systém pro správu bezdrátových zobrazovacích modulů s využitím technik získávání energie / System for Management of Wireless Display Modules Using Energy Harvesting TechniquesVeselý, Miroslav January 2021 (has links)
This master thesis is focused on smart display modules and their management. Attention is paid on analysis of the current state with focus on power supply and remote management. The goal of this master thesis is to design and develop a prototype of a wireless display module and management system on the base of gained knowledge. A substantial part of this thesis is also a base station which allows remote access to network with wireless display modules and management.
|
545 |
Alternativní zdroj elektrické energie na železniční trati / Energy harvesting generator for train track sidePribulla, Daniel January 2018 (has links)
Cieľom tejto práce bolo navrhnúť alternatívny zdroj energie pre riadiacu jednotku, ktorú obsahujú komponenty traťového zabezpečovacieho zariadenia v rámci európskeho systému riadenia železničnej dopravy. V porovnaní s predchádzajúcimi harvestormi bola vďaka použitiu lineárneho elektrického generátora eliminovaná mechanická väzba, ako napr. prevodovka. To by malo zvýšiť životnosť a spoľahlivosť zariadenia. S pomocou analógie magnetických obvodov a softvéru využívajúceho metódu konečných prvkov FEMM a Ansys Maxwell, boli navrhnuté tri rôzne synchrónne generátory s permanentnými magnetmi. Simulácia v prostredí Matlab Simulink dokázala, že výsledný návrh generátora je schopný dodávať priemerný výkon 5 W počas prechodu vlaku zo stlačenia pražca väčšieho ako 2 mm.
|
546 |
Energy Harvesting Power Supply for MEMS Applications / Energy Harvesting Power Supply for MEMS ApplicationsSmilek, Jan January 2018 (has links)
Tato práce se zabývá vývojem nezávislého elektrického zdroje pro moderní nízkopříkonové elektrické aplikace. Protože tradiční řešení napájení drobných spotřebičů s využitím baterií či akumulátorů snižuje uživatelský komfort kvůli potřebě pravidelné údržby, navrhovaný zdroj využívá principu energy harvesting. Tento princip spočívá v získávání energie přímo z okolního prostředí napájené aplikace a její přeměně na energii elektrickou, která je dále využita pro na-pájení moderních MEMS (mikroelektromechanických) zařízení. Potenciální aplikací vyvíjeného zdroje je především moderní nositelná elektronika a biomedicínské senzory. Tato oblast využití ovšem klade zvýšené nároky na parametry generátoru, který musí zajistit dostatečný generovaný výkon z energie, dostupné v okolí lidského těla, a to při zachování prakticky využitelné velikosti a hmotnosti. Po stanovení předběžných požadavků a provedení analýz vhodnosti dostupných zdrojů energie ke konverzi byla k využití vybrána kinetická energie lidských aktivit. Byla provedena série měření zrychlení na lidském těle, především v místě předpokládaného umístění generátoru, aby bylo možno analyzovat a generalizovat hodnoty energie dostupné ke konverzi v daném umístění. V návaznosti na tato měření a analýzy byl vyvinut inovativní kinetický energy harvester, který byl následně vyroben jako funkční vzorek. Tento vzorek byl pak testován v reálných podmínkách pro verifikaci simulačního modelu a vyhodnocení reálné použitelnosti takového zařízení. Kromě samotného vývoje generátoru je v práci popsán i originální způsob zvýšení generovaného výkonu pro kinetické energy harvestery a jsou prezentována statistická data a modely pro predikci využitelnosti kinetických harvesterů pro získávání energie z lidské aktivity.
|
547 |
Mechatronický návrh elektromagnetického vibračního generátoru / Mechatronic Proposal of Electromagnetic Vibration Power GeneratorJurosz, Pavel January 2009 (has links)
This thesis deals with modifications to the construction of vibration-to-electricity energy converter, which is one of possible solutions to problem of sustainable and stable energy source for wireless sensor supply. Upon the exploration of the present state of this problem, new construction of generator is proposed. The aim of this proposal is to enhance the existing generator properties with respect to retention of its dimensions and its weight. Results obtained by simulations of model with proposed parameters are presented and analysed.
|
548 |
Návrh elektroniky autonomního monitorovacího systému / Design of autonomous monitoring system elektronicsHeger, Krištof January 2015 (has links)
This master’s thesis deals with the design of autonomous monitoring system electronics which will be used for diagnostics of the electromagnetic vibration generator developed at Brno University of Technology. This generator should be used in a practical application where frequent mechanical shocks are present, for example in vehicle or goods transportation. For such an application, the goal of the monitoring system is to find out whether generator is capable of producing enough electrical energy for smooth operation of wireless sensors used in similar applications. The first part of the thesis consists of the autonomous diagnostics system overview from both commercial and scientific spheres, brief description of the vibration generator used and also a summary of commercially available power management electronics. The next chapters present the detailed description of each functional element of energy harvesting system, the simulation of generator’s behaviour for optimal load in three different model applications and the most important part – design of the autonomous monitoring system. In the end, achieved results are evaluated and it is considered whether the shock-driven generator is suitable for use in a given application.
|
549 |
Využití termoelektrického generátoru pro zvýšení využití odpadního tepla / Use of a thermoelectric generator for increasing heat recoveryLaga, Ondřej January 2015 (has links)
This thesis deals with the problem of waste heat, namely, the exhaust gas which are not frequently used. Specifically, it is a design of thermoelectric generators set, power electronics for fan and heat exchanger proposal. The entire system uses the energy of the waste heat to increase the heating efficiency.
|
550 |
Návrh a optimalizace senzorických systémů využívajících malovýkonových napájecích generátorů / The Sensor Systems Design and Optimization for Energy Harvesting ApplicationsŽák, Jaromír January 2015 (has links)
Dissertation thesis is focused on using alternative energy sources called energy harvesting. This thesis offers a solution to problems with autonomous powering of sensor networks if primary power source recovery is impossible. In these cases, energy of the external power (e.g. temperature, light, motion) should be used. Proposed solution should be especially used in the field of medical applications (e.g. cochlear implants, pacemakers, insulin pumps). Long time monitoring of the personal health status is also possible when employing automated sensor systems. In this work, there is state of art review relating to the low power energy sources for an alternative powering of sensor systems. It was observed that existing systems are almost prepared for the implementation of energy harvesting power sources. The energy harvesting power sources have been developed by numerous researcher teams around the world, but there are only a few variants of power management circuits for effective energy gaining, storing and using. This area has a huge potential for the next research. The issues regarding to the distribution of gained energy are solved on the complex level in the thesis. For these purposes, a new simulation model of the whole system (fully implantable artificial cochlea) including its subcircuits was developed in the SPICE environment. It connects independent subcircuits into a single comprehensive model. Using this model, a few novel principles for energy distribution (e.g. Charge Push Through technique) was developed. In the near future, these techniques are also applicable to the design of versatile sensor systems.
|
Page generated in 0.1054 seconds