Στο πλαίσιο του Ερευνητικού Έργου με τίτλο «ΕνΑυΣυ Ανεμογεννήτριας – Ενεργειακά Αυτόνομο Σύστημα Καταγραφής και Ασύρματης Μετάδοσης Δεδομένων με Πιεζοηλεκτρικούς Αισθητήρες» με κωδικό MIS 5032788 και κωδικό ΕΛΚΕ 681286 διεξήχθησαν πειράματα στη διάταξη του ΕΤΜΤ με ηλεκτρικά κυκλώματα του ΕΜΠ για απομάστευση ενέργειας από μηχανική ταλάντωση σύνθετης δοκού με 2 πιεζοηλεκτρικούς μεταλλάκτες. Οι δοκοί ήταν αμφίπακτοι, καταπονούνταν από θλιπτικό φορτίο 210-250 Ν και διεγείρονταν στην εγκάρσια διεύθυνση από δονητή (shaker). Εφαρμόστηκαν 2 τύποι διέγερσης με επιτάχυνση βάσης 1g και ημίτονο σταθερής συχνότητας στα 8 Hz. Μελετήθηκε η αποδοτικότερη συνδεσμολογία παραλληλοποίησης των πιεζοηλεκτρικών μεταλλακτών μέσω των ανορθωτών και του κυκλώματος απομάστευσης ενέργειας, καθώς και η αποδοτικότερη ρύθμιση του ελεγκτή MPPT της πλακέτας απομάστευσης σε σχέση με την τάση εισόδου της.    

Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται η πειραματική διάταξη με τον εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε.

Το πρακτικό των μετρήσεων έχει ως εξής:

ΕνΑυΣυ Τεστ Πάτρα 3/5/2022

• Έγινε καλιμπράρισμα της διάταξης στον μεταλυγισμό:
  • Για διαφορες τιμές αξονικής δύναμης μετρήθηκε η φυσική συχνότητα
  • Προσδιορίστηκε έτσι η ελάχιστη συχνότητα που σηματοδοτεί την έναρξη λυγισμού
  • Φορτίο λυγισμού στα 210 Ν
    Τεστ με 2 πιεζοηλεκτρικά, μετράμε στο 1 με πυκνωτή Cp=68μF

• Διέγερση στα 25 Hz, 190 N, 1g με μάζα στο κέντρο 62.5gr και old rectifier
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή για 1 πιεζοηλεκτρικό 8.5 Volt
• Διέγερση στα 25 Hz, 218 N, 1g με μάζα στο κέντρο 62.5gr και new rectifier
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή για 1 πιεζοηλεκτρικό 8.8 Volt
    μετράμε και τα 2 πιεζοηλεκτρικά, παράλληλη σύνδεση ανορθωτών με πυκνωτή

• Διέγερση στα 25 Hz, 218 N, 1g με μάζα στο κέντρο 62.5gr και new rectifier dual channel
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή 10.35 Volt
• Διέγερση στα 8 Hz, 220 N, 1g με μάζα στο κέντρο 185gr και new rectifier dual channel
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή 17.5 Volt
    μετράμε το 1 πιεζοηλεκτρικό με πυκνωτή

• Διέγερση στα 8 Hz, 220 N, 1g με μάζα στο κέντρο 185gr και new rectifier dual channel
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή για 1 πιεζοηλεκτρικό 17.5 Volt
    μετράμε το 1 πιεζοηλεκτρικό – τα 2 πιεζ/κά με πυκνωτή

• Διέγερση στα 8 Hz, 220 N, 1g με μάζα στο κέντρο 185gr και new rectifier single channel
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή για 1 πιεζοηλεκτρικό 14.5 Volt
  • τάση στην έξοδο του ανορθωτή για 2 πιεζοηλεκτρικά 16.8 Volt

Αποτελέσματα απογευματινών μετήσεων

Μέτρηση με 1 πιεζ/κό και ανορθωτή (8 Hz, 215 N, 1g): P=83 μW

Μέτρηση με 1 πιεζ/κό και ανορθωτή (8 Hz, 215 N, 1g): P=136 μW

Μέτρηση με 2 ανεξ/τα πιεζ/κά και 2 ανεξ/τα κυκλ/τα (2STM): P=310 μW

μετράμε και τα 2 πιεζοηλεκτρικά, παράλληλη σύνδεση ανορθωτών με 1 πλακέτα STM: P=343 μW

Μπορούμε να αλλάξουμε τη ρύθμιση στην πλακέτα STM (manual mode) και να ορίζουμε δυναμικά την τάση ανοιχτοκυκλώσεως που απαιτείται για μέγιστη απόδοση (μέσω εξωτερικού κυκλώματος).

ΕνΑυΣυ Τεστ Πάτρα 4/5/2022

• 2 ανεξάρτητοι ανορθωτές – 1 STM με C=2.2 μF, R=1.3 MΩ
• Δυνάμεις 180 – 239 Ν με βήμα 10 Ν
  • Εγκλωβισμός στα 233 Ν και 239 Ν
• Μέτρηση V, I για προσδιορισμό ισχύος
  • Αλλάζει η συμπεριφορά της πλακέτας ανάλογα με την προένταση λόγω του ρεύματος που παράγεται: σε δυνάμεις έως 230 Ν κάνει λιγότερα spikes με μεγάλο εύρος, στα 230 Ν κάνει πολλά spikes μικρού εύρους (όπως 3/5)
• Με προσθήκη m=60gr στο ¼, ¾ και επιπλέον 60 gr στη μέση (σύνολο μάζας στη μέση 240 gr), προένταση 234 N, 1g, 8 Hz προέκυψε P=3.3 mW
  • Απαιτήθηκε σπρώξιμο του μέσου προς τη μία πλευά, ώστε να πάρει τροχιά interwell (phase plot)
  • Η πλακέτα που χρησιμοποιήθηκε ήταν ρυθμισμένη για 24-28 Volt. Όταν βάλαμε πλακέτα ρυθμισμένη για υψηλότερη τάση η ισχύς έπεσε στα 3 mW.

Συμπεράσματα Μετρήσεων 3-4/5

• Δουλεύει η παραλληλοποίηση των ανορθωτών για 2 pz
• Δουλεύει η παραλληλοποίηση των πλακετών STM
• Θα χρησιμοποιηθεί 1 πλακέτα STM για κάθε ΟΠ με 2pz
• Προέκυψε η μέγιστη ισχύς που έχουμε μετρήσει ως τώρα

Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν μετρήσεις στο Οριστικό Πρωτότυπο του έργου με τη συμμετοχή των εταίρων ΕΜΠ, ΠΠ και ΠΡΙΣΜΑ.