Variable capacitor based mechanical energy-to-electrical energy converter
Ortamdaki mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren kapasitör tabanlı devre tasarımı
- Tez No: 199466
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ATALAR, PROF. DR. ERGİN ATALAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kendi gücünü sağlayan sistemler, mekanik-elektrik enerjiuuu gdünüşumü, elektrostatik enerji dünüşumü, değişken kapasitürler.o us ü u o us ü u gs o, Self-powered systems, mechanical-to-electrical energy conversion, electrostatic energy conversion, variable capacitors
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Günümüzde minyatür bağımsız sistemler entegre devre teknolojisindeki ilerlemel-uu u u gerden büyük ülşude faydalanmaktadırlar. Micronaltı teknolojilere ulaşan boyut-u u o cü slar ve nanowattlara düşen güş tüketimi, yeni besleme uygulamalarına imkanus uc utanımaktadır. Bu gibi sistemler entegre, uzun ümürlü mikro enerji kaynaklarınaouuihtiyaş duyarlar ve bu noktada, ortam enerjisini kullanma ï¬kri iyi bir alter-cnatif oluşturmaktadır. Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisi, en-serji dünüştürücüleri tümleşik devrelerle aynı yongalar uzerine uretebilmektedir.o us u u u u s ü üBu tezde ortamdaki mekanik enerjiyi elektrik enerjisine şeviren yeni bir ka-cpasitif devre tasarımı sunulmaktadır. Tasarım elektriksel yü uretebilmekte,uk üdolayısıyla bir kaynağı yükleyebilmektedir. Değişken kapasitürlerden ve anahtar-gu gs olardan oluşan tasarım endüktif elemanlar işermemektedir ve bu yünüyle manyetiks u c ouetkilerden sakınılması gerekenler ortamlar işin de uygundur. Ayrıca bu tasarımcalan ve voltaja bağlı elektrostatik alan kısıtlamalarına karşı daha da geliştirilmiş,g s s skapasitür plakaları arasına sabit yük tutan ve işeride ilave elektrik alan oluşturano u c suşuncü bir elektret yerleştirilmişücü u s stir. Mekanik anlamda artan elektrostatikkuvvete karşı daha şok iş yapılmakta, elektrik anlamda da daha şok yük birikimis c s c usağlanmakta ve daha yüksek yük kazancına erişilmektedir.g u u sSistem PSpice kullanılarak modellenmiş ve teorik hesaplamalarla tutarlıssonuşlar elde edilmiştir. Makro elemanlarla oluşturulan bir deneyde de %81c s sverim elde edilmistir. Bu deneyde 40V enerji kaynağı ve 1500pF'lık iki kapa-gsitür kullanılmış, 1Hz'lik operasyonda 880nW güş kazancı sağlanmıştır. Mikroo s uc g suygulamalarda da 1500pF kapasitansa ulaşılabilir, ancak 40V oldukşa yüksek birs cudeğer olup yerine şok daha düşuk güc kaynakları kullanılmalıdır ve bu da enerjig c usü uşkazancının daha az olacağı anlamına gelir. Elektret kullanma ï¬kri düşuk en-g us üerji problemine bir şozüm oluşturmaktadır, bir başka etkin şozüm de kapasitanscü u s s cü udeğerini artırmaktır. Gelecek işin hedeï¬miz kısıtlı bir alan işerisinde daha yüksekg c c ukapasitans değerlerine ulaşabilecek yeni kapasitür tasarımları oluşturmak, bunung s o sişin de mikroakışkanlar teknolojisi gibi yeni yüntemlerden faydalanmaktır.c s o
Özet (Çeviri)
Today miniature stand-alone systems highly benefit from the improvements in ICtechnology. Shrinking dimensions to submicron technologies and reduced powerconsumption in the order of nano-watts open possibilities for new power applications.Such systems demand integrated, long lasting micro energy sources, and at that powerlevel, ambient energy scavenging arises as an alternative solution, as energy harvestingunits can be integrated conveniently through MEMS(micro electromechanical systems)technology.In this thesis a novel generator design with electrostatic approach is presented. Thegenerator creates new electrical charge, thus it can be used to recharge a reservoir. It iscomposed of variable capacitors and switches. As it does not employ inductivecomponents, it is suitable for environments in which magnetic fields should be avoided.The design is further improved to overcome the restriction on the achievable electrostaticfield given the dimensions and voltage level. A third electret with permanent charge isembedded in between the plates of the capacitor creating extra field inside the capacitorat the same potential. On the mechanical side, more work is done against increasedelectrostatic force; and on the electrical side more charge accumulation and a greatercharge gain is achieved.The system is simulated using PSpice and the results are consistent with thetheoretical expectations. An experiment utilizing macro elements is also carried out with81 percent efficiency. For micro applications, low voltage sources should be used andthis decreases power gain. The electret idea may solve the problem, and one othersolution is to increase the maximum capacitance through new capacitor designs andmaking use of microfluidics technology.
Benzer Tezler
- Güneş pili dizisinin maksimum gücünün bilgisayar kontrollü izlenmesi ve fotovoltaik-pompa uygulaması
Computer controlled maximum power tracking of solar cell array and the photovoltaic pump application
YÜCEL AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. KEMAL SARIOĞLU
- Rüzgar türbinlerinin şebekeye entegrasyonu ve performanslarının incelenmesi
Investigation of integration and performance of wind turbines into grid
AHMET DABAKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ÇAĞLAR
- Çift katmanlı düşürücü tip DC-DC çevirici tabanlı yeni bir adaptif mppt algoritması geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency by developing a new adaptive mppt algorithm based on a two-legged interleaved DC-DC buck converter
SİNAN SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK YAVUZ
- Orta güçlü sincap kafesli asenkron motor tasarım programı geliştirilmesi
Development design software of squirrel cage induction motor in medium power
EMRE GÜRLEYEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Application of MPPT algorithms in small scale PMSG based WECS
Küçük ölçekli PMSG tabanlı WECS'de MPPT algoritmalarının uygulaması
ARDAVAN MAGHSADHAGH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ERGENE