A járás, mint gerjesztés vizsgálata nemlineáris energiaarató tervezéséhez
Az energiaipar régóta a technikai fejlődés egyik húzóágazata, azonban egyre nagyobb figyelem fordul az alternatív energiaforrásokra. Ilyen alternatív energiaforrások az energiaaratók is, amelyek bár kiváltani nem tudják a fosszilis energiahordozókat, de mobilitásukkal jelentős segítséget nyújthatnak a hétköznapokban. A legismertebb talán közülük a KERS, ami a forma 1-ből lehet ismerős, amely a fékezés során a kinetikai energiát elraktározza, ezáltal a megfelelő pillanatban növelni tudja a motor teljesítményét. Azonban nem ez egyetlen folyamat, amely során az eddig elpazarolt energiákat „learathatjuk”.
A nagy fogyasztású, érintő képernyős mobiltelefonok elterjedésével megjelent az igény a hordozható töltőállomásra. Arra, hogy a mindennapok során végzett mozgással termeljünk energiát sokféle megoldás született, azonban egyik sem volt igazán hatékony. A tény, miszerint a nemlineáris rugók rezonancia sávja, nagyságrendekkel szélesebb, mint a lineáris rugalmas rendszereké, jelentős változást hozhat ezen a területen.
A dolgozat célja megvizsgálni, hogy a járás milyen gerjesztéssel jár a test különböző pontjain, és hogy ez mennyire függ a magasságtól, testalkattól, illetve a mindennapok során reálisan felmerülő járási sebességtől, helyzetektől. A mozgáselemzést hosszú expozíciós idejű fényképek képfeldolgozásával végeztük, amelynek előnye a kis műszerigény, a nagy mozgástér és a pozíció jelek direkt mérése.
A vizsgált pontokat LEDek segítségével vettük fel. A képek feldolgozása a MATLAB program által szolgáltatott programozási környezet segítségével készült. Az elkészített képeken a LEDek által kirajzolt görbék közelítése szinuszos függvényekkel történt. A hiba lecsökkentésére minimumkereső eljárást alkalmaztunk. A mérési eredmények validálása egy biciklire rögzített fényforrás cikloissal való közelítésével történt.
A kapott amplitúdó–frekvencia intervallum pontos adatokat szolgáltat a nemlineáris energiaarató méretezéséhez, illetve választ ad arra, hogy test melyik pontján lehet optimálisan működő a járásra rezonáló energiaaratót készíteni.
Irodalom:
1. Barton, D. A. W., Burrow, S. G., Clare, L. R. : Energy harvesting from vibration with nonlinear oscillator Journal of vibration and acoustic, Vol. 132 / 021009-7
2. Beeby, S. P., Tudor, M. J., White, N. M.: Energy harvesting vibration sources for microsystem applications Measurement Science and Technology 17 (2006) R175–R195
3. Cottone, F., Vocca, H., Gammaitoni, L., Nonlinear Energy Harvesting Physical Review Letters, PRL 102, 080601 (2009)
szerző
-
Farkas Dániel
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Bachrathy Dániel
docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
