För att nå utsatta klimatmål i Sverige och på EU-nivå är begränsningen av fossil fordonstrafik en hörnsten. Lösningen kan vara eldrift, men dilemmat vid långa transporter är påfyllnad av drivmedel. Utmaningen blir att tillgodose den ökade efterfrågan på energi – både gällande distribution och produktion – på ett miljömässigt försvarbart sätt. En litteraturstudie samt en intervju utförs för att undersöka om vägar kan göras smartare för att främja en grönare, eldriven fordonstrafik och ge möjlighet för energiutvinning i vägområdet samt elektrisk energidistribution till fordon under färd. Teknologin till energidistribution och energiutvinningssystem finns, men den kan alltid utvecklas för billigare tillverkning och effektivare produkter. Studerade energidistribueringssystem är induktion och konduktion. Energiutvinningssystemen som har behandlats är solenergi, piezoelektricitet och vindkraft. Pilotprojekt inom de bägge områdena existerar och fler projekt är under utveckling. / Sweden and the EU has a lot of climate goals, to achieve these goals the use of fossil fuels must be reduced. One solution can be electric powered vehicles, when travelling long distances there is a problem to replenish fuel. The challenge is to meet the increased demand for energy - both in terms of production and distribution - in an environmentally sound manner. A literature study as well as an interview is carried out to investigate whether roads can be made smarter to promote a greener, electric vehicle traffic and the possibility of energy harvesting systems and energy distribution in the road area. The technology for energy harvesting systems and energy distribution is available, but it can always be further developed for cheaper manufacturing and more efficient products. Energy distribution systems studied are induction and conduction. The energy harvesting systems in this report are solar energy, piezoelectricity and wind power. Pilot projects in both areas exists and more projects are under development.

För att nå utsatta klimatmål i Sverige och på EU-nivå är begränsningen av fossil fordonstrafik en hörnsten. Lösningen kan vara eldrift, men dilemmat vid långa transporter är påfyllnad av drivmedel. Utmaningen blir att tillgodose den ökade efterfrågan på energi – både gällande distribution och produktion – på ett miljömässigt försvarbart sätt. En litteraturstudie samt en intervju utförs för att undersöka om vägar kan göras smartare för att främja en grönare, eldriven fordonstrafik och ge möjlighet för energiutvinning i vägområdet samt elektrisk energidistribution till fordon under färd. Teknologin till energidistribution och energiutvinningssystem finns, men den kan alltid utvecklas för billigare tillverkning och effektivare produkter. Studerade energidistribueringssystem är induktion och konduktion. Energiutvinningssystemen som har behandlats är solenergi, piezoelektricitet och vindkraft. Pilotprojekt inom de bägge områdena existerar och fler projekt är under utveckling. / Sweden and the EU has a lot of climate goals, to achieve these goals the use of fossil fuels must be reduced. One solution can be electric powered vehicles, when travelling long distances there is a problem to replenish fuel. The challenge is to meet the increased demand for energy - both in terms of production and distribution - in an environmentally sound manner. A literature study as well as an interview is carried out to investigate whether roads can be made smarter to promote a greener, electric vehicle traffic and the possibility of energy harvesting systems and energy distribution in the road area. The technology for energy harvesting systems and energy distribution is available, but it can always be further developed for cheaper manufacturing and more efficient products. Energy distribution systems studied are induction and conduction. The energy harvesting systems in this report are solar energy, piezoelectricity and wind power. Pilot projects in both areas exists and more projects are under development.

Arbetet syftar till att skapa en prototyp av en textil trycksensor som kan känna av och skilja på olika typer av belastning. En lämplig metod för att på ett vetenskapligt sätt testa sagda prototyp har också utvecklats. Prototypen har tillverkats för hand på en datoriserad vävstol och de ingående materialen är piezoelektrisk poly(vinyldifluorid), PVDF, tvinnad tillsammans med ett konduktivt garn, Shieldex®, samt polyester. När PVDF-fiber utsätts för töjning genererar de en spänning, vars storlek står i relation till töjningen. Den vävda konstruktion som valdes till prototypen är en distansvara där väftinläggen lagts in i 7 olika lager för att skapa volym. Därmed möjliggörs en töjning av PVDF-fibern som relaterar till trycket strukturen utsätts för. För att utvärdera strukturen skapades tre likadana trycksensorer innehållandes fyra PVDF-fiber som lagts in med ett mellanrum på ca 1,5 cm. Dessa prototyper har sedan fästs på en egentillverkad ramp och PVDF- samt Shieldex®-garnet har kopplats in till ett oscilloskop. Därefter har vikter rullats över prototypen för att generera spänning, vilken har kunnat uppmätas med oscilloskopet. De uppmätta resultaten har analyserats och utvärderats med hjälp av Excel. Testerna visade tydligt att spänningen som uppmättes stod i relation till vikternas storlek; högre vikter gav en mätbart större spänning. Det finns dock stor varians bland resultaten och utvärdering av samtliga prover visar på stora standardavvikelser hos samtliga fiber. Detta innebär att även om det är tydligt att ökad vikt medför ökad signal så kan det finnas svårigheter i att avgöra storleken på vikten utifrån den uppmätta spänningen. / The aim of this project was to create a sensor in textile material which can register and recognize different kinds of pressure. A suitable method has been developed in order to scientifically investigate and evaluate the sensitivity of the prototypes. The prototypes have been produced with a computerized hand weave machine and the materials used were polyester and piezoelectric PVDF-fiber, twisted with a conductive yarn, Shieldex®. When a force is applied to the PVDF-fiber, causing an extension of the fiber, a voltage is generated directly related to the applied force. The final prototype is a woven textile with integrated monofilaments and weft inserted in seven different layers to create a voluminous structure. An extension by the PVDF-fiber is there by enabled to occur which is related to the force applied onto the structure. Three equable prototypes were produced, each consisting four separated PVDF-fibers which were inserted with a distance of 1, 5 cm from each other. The prototypes were further attached one by one on a homemade ramp and the PVDF- and Shieldex®-fibers were connected to an oscilloscope. Different weights were then rolled from the top of the ramp, generating a voltage each time it pressures a fiber, which were seen on the computer software of the oscilloscope. The results were afterwards analyzed and evaluated using Excel. A clear relationship between applied force and generated voltage is shown although there is a great variety among the test results on each weight along with large standard deviations. The exact weight generating a specific voltage is therefore difficult to determine.

Piezoelektriska material används flitigt i olika sensorer då de kan generera en mätbar elektrisk signal vid tryck eller töjning. Arbetet utreder hur ett piezoelektriskt garn innehållandes Polyvinyldiflourid (PVDF) påverkas av faktorer som långvarig mekanisk deformation, fukt och värme. Fokus har legat på det piezoelektriska garnets egenskaper men projektet undersöker också hur integrering i tyg samt applicering i en textil produkt fungerar. Det piezoelektriska garnet har utsatts för ett stort antal tester. I de flesta tester har proverna utvärderats genom cyklisk deformation i en extensometer. Det piezoelektriska garnet har undersökts genom experiment i laboratoriemiljö, praktiska tester i textila applikationer samt vid statistisk analys. Det kan konstateras att yttre faktorer så som fukt och temperatur har inverkan på garnets piezoelektriska effekt. Långvariga tester avslöjar hur garnet uppvisar en längdförändring vid deformation som bidrar till garnets minskade signalstyrka. Garnet kan framgångsrikt integreras i tyg genom sömnad vid rätt inställning för stygnlängd, där högre stygnlängd ger bättre resultat. Samma metod kan användas för att konstruera en piezoelektrisk sensor som appliceras i en träningsstrumpa. Slutsatsen av detta arbete är att parametrar som fukt, krypningsbeteende samt strukturell variation i de individuella PVDF-filamenten har en betydande effekt på det piezoelektriska garnets elektriska signal. Potential i garnets förmåga att fungera som sensor kan ses genom att garnet integrerats med tyg på ett framgångsrikt sätt i en träningsstrumpa för mätning av fotnedsättning. Det kvarstår mycket gällande forskning kring piezoelektriska filament och garn. Vidare forskning i ämnet kommer kunna leda till nya innovativa applikationsmöjligheter som kan komma till nytta inom olika delar av samhället, inte minst inom medicinska användningsområden. / Piezoelectric materials are frequently used in different sensors as they can generate a measurable electrical signal during applied pressure or when subjected to extension. This project examines how a piezoelectric yarn containing Polyvinylidene fluoride (PVDF) is affected when exposed to moisture, heat and long-term mechanical deformation. Focus has been directed towards investigating the properties of the piezoelectric yarn as well as how it can be applied in textile fabrics and textile applications. The piezoelectric yarn has been subjected to a series of tests. Most of the samples have undergone cyclic deformation in an extensometer during tests. The piezoelectric yarn has been examined by experiments in laboratory environment, practical tests in textile applications as well as by statistical analysis. It can be stated that factors such as moisture and temperature have influence on the piezoelectric effect of the yarn. Long-term tests reveal how the yarn displays a change in length while undergoing deformation, which contributes to the diminished signal strength of the yarn. The piezoelectric yarn can successfully be integrated in a piece of fabric by the means of sewing when using correct stitch- length, where higher stitch-length gives a higher signal output. The same method can be applied to construct a piezoelectric sensor used in a training sock. This project can conclude that parameters such as moisture, creep-behaviour and structural variation within the PVDF-filaments have a significant effect on the signal created by the piezoelectric yarn. The potential of the yarn as a sensor can be seen by successfully applying it to a textile structure as well as in a training sock that can monitor the fore and rear foot while running. It can be stated that much remains to be studied in this particular research area regarding piezoelectric filaments and yarns. Further research in the subject will lead to new innovative applications that can be of use in different parts of society, not to say the least in the area of medicine.

This project studies how tactile feedback can be implemented in existing CrossControl products,in this case the V1200-display computer. The main purpose of this function is to minimizedistraction for the user by implementing tactile feedback which creates the possibility for theuser to use the device without looking at the display. A key variable to achieve this function is tocreate a haptic button, by using a force detector where the vibration strength will be related tohow much force users have applied on the screen. This technology can be applied with a piezoelectric sensor and actuator which can be integratedinto the V1200-display device. When a user touches the screen, feedback will be initiated, andusers can feel the feedback in the form of vibration which will represent a button press. Threedifferent design ideas on how piezoelectric sensors will be implemented under the V1200device’s display has been studied to determine which is the most optimal design to create thebest vibration and consequently best feedback to the users. The final implementation of the new function does not have a force detection and has onlytactile feedback with a piezoelectric actuator which will receive a PWM signal from the V1200device touch display. The glass panel on the screen is not flexible because of its thickness,which will cause a non-readable display touch that is not reachable by the sensor. In conclusion, the demo product could be mounted with either two or three sensors, dependingon whether the economical- or the efficiency aspect is the target for the producer. Since bothaspects will still provide 2 g acceleration force in the z-axis along the screen resulting in asatisfactory feeling / Detta projekt studerar hur haptisk feedback kan implementeras i befintliga CrossControl produkter, mer specifikt för V1200-skärmdatorn. Denna nya funktionen har i huvudsyfte att minimera distraktioner för användaren genom implementering av haptisk återkoppling som ger föraren möjligheten att använda skärmenheten utan att titta på skärmen. En nyckel variabel för att åstadkomma denna funktion är att tillverka känsel övertygande knappar genom kraftigenkänning, där vibrationens styrka kommer att relatera till hur mycket kraft som användaren tillämpat.  Denna teknik kan tillämpas med en piezoelektrisk sensor och aktuator som kan integreras under V1200-skärmenhet. När användaren klickar på skärmen ska en återkoppling sättas igång ,där användaren kan känna denna återkoppling i form av en vibration som representerar exempelvis en knapptryckning. Tre olika designidéer på hur piezoelektriska sensorerna skulle implementeras under V1200 enhetens skärm studerades för att sedan besluta om vilken som är den mest optimala designen som ger bäst vibration och därmed bäst återkoppling till användaren. Den slutgiltiga implementeringen resulterade i att den nya funktionen blir utan kraftigenkänning och enbart får haptisk återkoppling med piezoelektriska aktuatorer som får en PWM signal från V1200 enhetens touchdisplay. Orsaken till att funktionen ej har kraftigenkänning är på grund av att den tjocka glasskärmen inte är tillräckligt flexibel för att tryckningen på skärmen ska vara läsbar av sensorn.  Avslutningsvis blev den färdigställda produkten med implementering av haptisk återkoppling med två stycken piezoelektriska aktuatorer inom den ekonomiska aspekten medan den mest effektiva återkopplingen blev med tre styckna sensorer. Båda dessa design gav en accelerationskraft på 2g i z-riktningen längs skärmen och gav ett tillfredsställande resultat.

Energiskördning är idag ett växande område och är framstående sett till hållbarhetsaspekterna. Vibrationsbaserad sådan har blivit allt populärare där man kan utnyttja mekanisk energi från olika källor till att generera elektrisk energi. Piezoelektricitet fungerar enligt denna princip och piezoelektrisk energiskördning har varit ett område som fler och fler utnyttjar på grund av dess effektivitet, exempelvis till trådlösa sensornätverk. Ett krav på att piezoelektrisk energiskördning ska fungera optimalt är att vibrationerna sker med en satt frekvens utan större variation, ofta i väldigt höga frekvenser. Syftet med detta projekt är att anpassa denna teknik till mänskliga rörelser vilket kan göra den mer användbar och ett tänkt ändamål kan vara ett demonstrationsexempel för oregelbundna rörelser vid låga frekvenser, precis som mänskliga rörelser. Utmaningen lägger därmed i att utveckla en piezoelektrisk energiskördare som har ett frekvensområde inom mänskliga rörelsers frekvenser på 4 till 7 Hertz, där effektiviteten fortfarande kan vara hög. Detta har beprövats med vibrationsplatta. Vad som observerades var att med flera piezoelektriska material på konsolbalkar i kolfiber av olika dimensioner med olika vikter längst ut, uppstod ett frekvensområde inom mänskliga området med höga spänningar. För att göra det möjligt behövdes vikterna ha en stor massa av upp till hundratals gram så att resonansfrekvenserna kunde vara inom nämnt frekvensområde. Då piezoelektriska material ger en växelspänning, måste spänningen likriktas. Detta gjordes med två olika gränssnitt med ett mönsterkort tillverkat för vardera. Dessa gränssnitt är ett klassiskt som helt enkelt likriktar spänningen, medan den andra, Parallel Synchronized Switch Harvesting on the Inductor (P-SSHI), ska maximera spänningen och effekten. Det visade sig att det inte blev lika lyckat som planerat. Det klassiska gränssnittet gav en likspänning som var nästan lika hög som den inmatade växelspänningen medan det inte gällde för P-SSHI. / Today energy harvesting is an area on the rise and is outstanding in regards to the environmental aspects. Vibration based energy harvesting has become popular where it uses mechanical energy from different sources to produce electrical energy. Piezoelectricity operates according to this principle and piezoelectric energy harvesting has been an area more are using because of its efficiency, with applications such as wireless sensor networks. One demand for piezoelectric energy harvesting to work optimally is that the vibration source must have a well known frequency with minor deviations and this in usually very high frequencies. The purpose of this thesis is to adapt this technology to human motions which could make it even more useful and a proposed usage is a demo product for irregular motions of low frequency, just like human motions. The challenge is hence to create a piezoelectric energy harvester which has a frequency range within the human motions’ frequencies of 4 to 7 Hertz, where the efficiency still could be high. This has been tested using a vibration exciter. What was noticed was that with multiple piezoelectric materials on cantilever beams of carbon fibre with different dimensions and tip masses, a frequency range within human range with high voltages could be created. To make this possible, the masses needed to have a significant mass of up towards hundreds of grams in order for the resonance frequencies to be within the stated frequency range. As the piezoelectric materials provide an AC voltage, the voltage needs to be rectified. This was done with two different interfaces with a PCB created for each. These interfaces are a classic one which simply rectifies the voltage, while the other, Parallel Synchronized Switch Harvesting on the Inductor (PSSHI), is supposed to maximize the voltage and power. This did not turn out to be as successful as predicted. The classical interface delivered a DC voltage almost as much as the provided AC voltage while the P-SSHI interface did not.