Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2159894 bytes, checksum: 0afcf73fa1c2d4c1bf3a43ee27852d53 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Currently possible solutions for alternative electric power generation have been the subject of interest of many researchers. Many of these studies focus on the use of natural resources, theoretically inexhaustible, to preserve exhaustible sources of energy. More recently, it has been studied the possibility of generating low power electricity, but enough to meet the demand of some electronic systems. Systems such as wireless sensors or remote communication which has low power consumption can be benefited. Among various technologies for producing alternative electricity, the use of vibratory energy and deformation of structures can be used to generate electricity. This conversion has the piezoelectric materials that convert mechanical strain energy into electrical energy. Thus, this work presents the characterization study of a piezoelectric material, Lead Zirconate Titanate (PZT), with the purpose of generating electricity. For the characterization experiment, we used a cylindrical PZT subjected to compression in a cyclic manner in the axial direction. An experimental apparatus was designed and instrumented to capture the force, acceleration, voltage and electric power generated due to piezoelectric cell. Initially simulations were developed in order to guide the experimental set of actions. From the experimental results with a piezoelectric cell a piezoelectric generator was designed with three cells and characterized. Results of the physical parameters related to characterization are presented. / Atualmente tem sido alvo de interesse de muitos pesquisadores estudos que apresentem possíveis soluções para geração de energia elétrica alternativa. Muitas dessas pesquisas se concentram na utilização de recursos naturais, teoricamente inesgotáveis, para preservar outras fontes de energias esgotáveis. Mais recentemente, tem sido estudada a possibilidade de geração de energia elétrica de baixa potência, mas que seja suficiente para suprir a demanda de alguns sistemas eletrônicos. Sistemas como sensores sem fio ou comunicação remota que tem baixo consumo de potência podem ser beneficiados. Dentre as várias tecnologias de produção de energia elétrica alternativa, o uso da energia vibratória e de deformação de estruturas pode ser utilizada para gerar energia elétrica. Para essa conversão se tem os materiais piezoelétricos que convertem a energia de deformação mecânica em energia elétrica. Assim, neste trabalho, é apresentado o estudo de caracterização de um material piezoelétrico de Titanato Zirconato de Chumbo (PZT) com o objetivo de geração de energia elétrica. Para a caracterização experimental foi utilizado um PZT com geometria cilíndrica tubular, submetido a uma compressão de forma cíclica no sentido axial. Um aparato experimental foi criado e instrumentado para a captação da força, aceleração, tensão e potência elétrica gerada devido a célula piezoelétrica. Inicialmente simulações foram desenvolvidas no sentido de nortear o conjunto de ações experimentais. A partir dos resultados experimentais com uma célula piezoelétrica foi elaborado um gerador piezoelétrico com três células e caracterizado. Resultados dos parâmetros físicos relacionados às caracterizações são apresentados.

Pjezoelektriniai keitikliai naudojami įvairiuose įrenginiuose, kur reikalingas itin didelis tikslumas, greitaveika ir nanometrų eilės matmenys. Šiame darbe pristatomas nanometrinės skyros cilindrinio pjezokeitiklio, naudojamo palydovo kameros pozicionavimui, tyrimas. Pirmame skyriuje aptartos fizikinės pjezokeraminių medžiagų savybės, pjezokeitiklių konstrukcijos, tvirtinimo sąlygos bei baigtinių elementų metodas. Antrame skyriuje pateikta išsami publikacijų, susijusių su cilindriniais pjezokeitikliais apžvalga. Trečiame skyriuje sprendžiamas cilindrinio pjezokeitiklio matmenų ir elektrodų schemos parinkimo uždavinys. Baigtinių elementų metodas naudojamas sprendžiant cilindrinio pjezokeitiklio savųjų reikšmių ir harmoninės analizės uždavinius. Cilindrinio pjezokeitiklio skaitinis modeliavimas atliktas naudojant ANSYS programinę įrangą. / Piezoelectric actuators are used in various devices where great precision, speed and nanometric scaling are needed. In this paper a nanometric scale piezoelectric actuator used for satellite camera's positioning is presented. In the first chapter physical properties of piezoeletric materials, piezoelectric constructions, support conditions and finite element method are presented. In the second chapter a wide review of literature related to cylindrical piezoelectric actuators is given. In the third chapter a problem of geometrical parameters and electrode schemes selection of cylindrical piezoelectric actuator is investigated. Finite element method is used for determining eigenfrequencies and performing harmonic analysis. Numerical modeling of piezoelectric actuator is carried out using ANSYS software.