|
|
Využití piezo-materiálu pro získávání elektrické energie z vibrací
Hanus, Jiří ; Dušek, Daniel (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá získáváním elektrické energie z vibrací okolního pro-středí pomocí piezoelektrického vibračního generátoru. K modelování piezokeramiky a návrhu mechanické části generátoru byl využit simulační program ANSYS 10.0. Nejdříve byly numericky vypočteny parametry navrhovaného piezoelektrického generá-toru, poté byly tyto hodnoty porovnány se skutečným vzorkem. V práci je také uveden popis materiálových vlastností piezoelektrických materiálů.
|
|
|
Nelineární alternativní zdroje energie
Rubeš, Ondřej ; Singule, Vladislav (oponent) ; Maga, Dušan (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vibračním mikro sběračem energie, tedy zařízením, které kinetickou energii vibrací přeměňuje na elektrickou energii. Jedná se zpravidla o zařízení o rozměrech do deseti centimetrů s výstupním výkonem v řádu miliwattů. Takový výkon je dostatečný pro napájení současných komunikačních modulů a lze ho tedy použít pro různé bezdrátové senzory s využitím například pro internet věcí. Stávající zařízení jsou založena na lineárním oscilátoru a mají jen úzké pásmo budicích frekvencí, ve kterých efektivně vyrábějí elektrickou energii. Rozšíření tohoto frekvenčního pásma s pomocí nelinearit je hlavním cílem této práce. Vznikne tak výsledné nelineární zařízení, které efektivně pracuje s větším rozsahem budicích frekvencí a umožňuje tak širší využití v technické praxi.
|
|
|
Řízení piezomotoru
Robotka, Jan ; Richter, Miloslav (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Práce má za cíl navrhnout a realizovat řídicí systém pro nový typ piezomotoru s akčními prvky MPA za účelem naměření charakteristik tohoto piezomotoru, potřebných pro jeho využití v praxi. V textu jsou nejprve zpracovány teoretické podklady potřebné pro návrh řídicího systému. V nich autor popisuje princip piezoelektrického jevu a zabývá se problematikou piezomotorů, které jsou na tomto principu založeny. Jsou zpracovány především teoretické poznatky týkající se daného piezomotoru. Dále popisuje vlastnosti mikrokontroléru C8051F015 založeném na procesorovém jádru 8051, který tvoří základní kámen celého řídicího systému. Ve větší míře jsou popsány jeho periférie, které jsou v řídicím systému využity. Jednou z hlavních částí textu je návrh obvodu analogové desky vytvářející pilový průběh napětí na piezokrystalech piezomotoru. Postupně jsou pomocí obrázků popsány jeho jednotlivé části. Celý obvod je řízen digitálními a analogovými výstupy z mikrokontroléru. Další část práce je zaměřena na propojení mikrokontroléru s nadřazeným PC, který mu po sériové lince předává pokyny od uživatele. Jsou ukázány možnosti navržené aplikace a popsány důležité programové komponenty, které jsou v této aplikaci použity. Neméně důležitý je samotný program do mikrokontroléru, který zpracovává příchozí zprávy z PC a podle nich ovládá své digitální a analogové výstupy. V následující kapitole je ukázána konstrukce řízeného piezomotoru a realizace prototypu řídicího systému. Závěr práce je věnován měření charakteristik piezomotoru, které zobrazují závislosti délky jednoho kroku piezomotoru na frekvenci, amplitudě napětí a svislém přítlaku. Výsledkem projektu, který je v této práci zpracován, je funkční řídicí systém pro daný piezomotor s možností řízení uživatelem přes aplikaci v PC. Získané charakteristiky piezomotoru budou použity pro jeho uvedení do praxe.
|
|
|
Měření parametrů energy harvesterů
Kašpárek, Ondřej ; Pikula, Stanislav (oponent) ; Kunz, Jan (vedoucí práce)
V posledních letech se výkonové výstupy piezoelektrických energy harvesterů zvýšily natolik, že konkurují jiným typům energy harvestingu, a proto je nutná jejich dostatečná parametrizace. Pomocí dvou vytvořených systémů měření při silovém působení byly parametrizovány čtyři piezoelektrické PVDF fólie – DT1-028KL, DT1-052K, DT2-028K a LDT2-028K od SENZOR SOLUTIONS TE Connectivity. Výkonové výstupy fólií se pohybují v nW při zatížení harmonickým signálem síly o amplitudě 3 Nrms a přenesené energie při impulzu síly o velikosti 300 N se pohybují od stovek do desetin fJ. Dále byly určeny hodnoty činitele jakosti, rezonanční frekvence, optimálního odporového zatížení a stability maximálního výkonu.
|
|
|
Mikropohon s lineárním piezomotorem
Grmela, Petr ; Vrba, Jaromír (oponent) ; Koláčný, Josef (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je popis funkce a struktury piezoelektrického motoru „piezowawes“, vytvoření jeho laboratorní sestavy a následné změření jeho základních statických charakteristik (rychlost posuvu a tažné síly). Kromě experimentálních výsledků je práce zaměřena i na teoretický rozbor a fyzikální vysvětlení piezoelektrického jevu. Analýza se týká materiálů, ve kterých se tento jev vyskytuje a důležitých pojmů, pomocí kterých se piezoelektrický jev charakterizuje. Dále práce obsahuje základní členění typů piezoelektrických motorů a je pojednáno o možnostech jejich praktického využití.
|
|
|
Měření parametrů piezoelektrických aktivních prvků snímačů akustické emise
Fialka, Jiří ; Erhart,, Jiří (oponent) ; Sedlák, Petr (oponent) ; Beneš, Petr (vedoucí práce)
Práce se věnuje problematice měření parametrů piezoelektrických materiálů a vlivu teploty na jejich stabilitu. V úvodní části je stručně vysvětlena problematika piezoelektrického jevu, jeho využití, způsob výroby piezoelektrických materiálů a metody měření jejich vlastností. V praktické části práce je přehledně uveden postup měření a výpočtu kompletní matice materiálových koeficientů z definovaných vzorků PZT keramiky. Postupnou úpravou dostatečně velkého disku byla vyrobena celá sada piezoelektrických vzorků pro všechny typy kmitů, splňující kritéria příslušných norem. Tenký plátek pro příčně podélné kmity, tenký disk pro radiální a tloušťkové kmity, váleček pro tloušťkově podélné kmity a tenký plátek pro tloušťkově střižné kmity. Ke stanovení matice koeficientů a popisu postupu měření byla použita keramika NCE51 firmy Noliac, příp. i starší PCM51. V obou případech se jedná o měkkou PZT keramiku složenou z tuhých roztoků zirkoničitanu olovnatého a titaničitanu olovnatého Pb(Zr1-x,Tix)O3. Vzájemný molární poměr zirkonu a titanu definuje krystalografickou strukturu uvnitř keramiky a jednotlivé fázové přechody. Skutečná struktura a chemické složení měřených vzorků byly ověřeny rentgenovou difrakční spektroskopií respektive prvkovou analýzou energiově disperzní spektroskopií (EDS). K měření vzorků a následnému výpočtu všech koeficientů byla použita frekvenční metoda. Pro měření bylo využito precizního impedančního analyzátoru Agilent 4294A a měřicí pinzety Tweezers Contact Test Fixture 16334A. Provedenými experimenty byla ověřena možnost rychlého stanovení kompletní matice koeficientů piezoelektrické keramiky bez větších nároků na výrobu sady vzorků nutných pro měření. Získaná hodnota nábojového koeficientu byla ověřena přímými metodami, optickou metodou využívající laserového interferometru, vibrometrickou metodou a metodou skokové změny síly působící na element. Na základě provedených měření a experimentů byly metody porovnány a definovány jejich výhody a nevýhody. Hlavní pozornost byla věnována problematice chování piezoelektrického materiálu při teplotách v okolí Curieova bodu. Depolarizace zvýšenou teplotou v okolí Curieova bodu je významnou materiálovou vlastností PZT keramiky, která je však obtížně měřitelná. Využití běžné vibrometrické metody (d33-metry) pro měření teplotních závislostí je technologicky náročné, proto byla použita pro stanovení teplotních závislostí frekvenční metoda. Jako indikátor zobrazující stav depolarizace PZT keramiky byl zvolen piezoelektrický nábojový koeficient, jehož hodnotu lze frekvenční metodou dobře měřit. Přesnost frekvenční metody byla ověřena porovnáním s vibrometrickou metodou na různých rozměrech válečků z PZT keramiky NCE51, určených pro podélné typy kmitů. Výsledkem práce je ověřená metodika měření, která umožňuje dosáhnout přesného stanovení hodnoty Curieova bodu, tzn. fázového přechodu keramiky do kubické krystalografické struktury. Experiment rovněž prokázal možnost postupné řízené depolarizace keramiky pomocí vysoké teploty a současně i hranice teploty, při kterých již začíná docházet k nevratné změně piezoelektrických vlastností PZT keramiky. U keramiky NCE51 respektive PCM51 dochází k nevratným změnám na 95% Curieovy teploty.
|
|
|
Návrh mikroaktuátoru s využitím SMART materiálů
Hradil, Aleš ; Houška, Pavel (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá návrhem mikroaktuátoru s využitím SMART materiálu. První část srovnává skupinu SMART materiálů vhodnou na konstrukci aktuátorů z pohledu reakce na podnět zejména formou deformace. Druhá část se věnuje teorii piezoelektrického jevu, popisu přímého a nepřímého jevu, vysvětlením piezoelektrických konstant a charakteristice piezoelektrických materiálů. Popisuje základní typy piezoelektrických aktuátorů a principu činnosti piezoelektrických motorů. Poslední část se věnuje problematice modelování piezoelektrického materiálu v modelačním programu ANSYS 13.0, návrhu geometrie aktuátoru, dimenzování geometrických parametrů a zhodnocení vlivu změn těchto parametrů na výsledný pohyb.
|
|
|
Piezoelektřina v technické praxi
Škarabelová, Lenka ; Frk, Martin (oponent) ; Kazelle, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se věnuje prostudování principu a možnosti využití piezoelektrického jevu. Jelikož využití piezoelektrického jevu v elektrotechnice je velmi rozsáhlé, hlavní zaměření je tu kladeno na možnosti využití tohoto jevu v oblasti piezoelektrických rezonátorů a ultraakustiky. Dalším bodem této práce je praktické a teoretické seznámení s měřením malých hmotnostních změn pomocí elektrochemických křemenných krystalových mikrovah (EQCM), dále také s ultrazvukovým zařízením od firmy Olympus a ultrazvukovou defektoskopií pro detekci možných necelistvostí v materiálu a jejich vyhodnocení.
|
|
| |
|
|
Piezoelektrický vibrační generátor
Klásek, Matyáš ; Rubeš, Ondřej (oponent) ; Hadaš, Zdeněk (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je zpracovat přehled piezoelektrických materiálů a jejich využití v energy harvesting aplikacích a poté pomocí analytického modelu v programu MATLAB/Simulink vyšetřit chování piezoelektrického bimorfního nosníku v závislosti na jednotlivých, zejména geometrických parametrech. Především jde o jejich vliv na generovaný výkon a výslednou vlastní frekvenci systému.
|
host ::
RSS.