Piezo devices have large power density and simple structure. They can generate larger force than the conventional actuators. It has also wide bandwidth with fast response in a compact size. Thus the piezo devices are expected to be used widely in the future for small actuators with fast response time and large actuating force. However, the piezo actuators need high voltage with high driving current due to their large capacitive property. In this paper, we propose a simple method to drive piezo devices using voltage inversion circuit with coil inductance. Experiments with real circuit demonstrates that the proposed scheme can improve the energy efficiency very much.
Piezo devices have large power density and simple structure compared with conventional electrical motors. Thus they can generate larger forces than the conventional actuators with small size. Their resopnses to commands are also very fast and thus the bandwidths are very wide. Thus the piezo devices are expected to be used widely in the future for actuating devices requiring fast response and large actuating force with small size. However, the piezo actuators need high voltage with high driving current due to their large capacitive property. In this paper, proposed is a simple method to drive piezo devices using voltage inversion circuit with coli inductance. The coil inductance carries the charges in the piezo device to the opposite side, inverting the polarity of the applied voltage, thus saving the power to drive the device with AC voltages. Experiments with real circuit demonstrates that the proposed scheme can improve the energy efficiency very much.
Piezo devices such as piezoceramic patches knwon as collocated rate sensor and actuators are commonly used in control of flexible structure (see, e.g., [1]) and noise reduction. Recently, Ito and Kang ([4]) developed a nonlinear feedback control synthesis for regulating fluid flow using these devices.
Piezoelectric materials have been investigated as vibration energy converters to power wireless devices or MEMS devices due to the recent low power requirements of such devices and the advancement in miniaturization technology. Piezoelectric power generation can be an alternative to the traditional power source-battery because of the presence of facile vibration sources in our environment and the potential elimination of the maintenance required for large volume batteries. This paper represents the new power source which supplies energy device node. This system, called "energy harvesting system", with piezo materials scavenges extra energy such as vibration and acceleration from the environment. Then it converts the mechanical energy scavenged to electrical energy for powering device This paper explains the properties of piezo material through theoretical analysis and experiments The developed system provides a solution to overcome the critical problem of making up wireless device networks.
We studied to detect the mass variation using micro mechanical resonator. For measuring the resonance frequency of the micro mechanical system, optical method using laser interference is selected. A simple resonator is prepared by attaching an AFM cantilever on the piezo stack. The piezo stack makes a the cantilever vibrated with its resonance frequency. To change the mass of the resonator, gold was evaporated on the cantilever. We measured how much resonance frequency was changed according to the amount of gold attached on cantilever. This resonator is able to perform the role of a mass sensor and has a resolution of the order of micrograms. The fabrication of the resonator and measurement setup for detecting the mechanical resonance will be introduced in this presentation.
Comparative analysis of driving inverters for piezo-electric transformer (PT) is performed and the suit- able drive circuit for portable devices such as personal digital assistants (PDA) is chosen with the experiment in this paper. As a result, a single-switch inverter with a small two winding reactor is chosen, and then the advantages of this method are clarified. It is also confirmed that the driving inverter with this method enables to realize a stabilized AC 400v output and 82% power efficiency from DC 3V input under the conditions of the variations of load current or input voltage from the experiments. Piezo-electric Transformer, Back-Light System, Single-Switch Driving Circuits, Control Method
본 논문은 기존의 유/공압 및 전기식 모터를 대체할 수 있는 경량, 고성능 지능소자 구동기를 설계/제작하고 이를 소형 무인비행체의 조종익 시스템에 적용 가능성을 연구한 것이다. 또한 압전 복합재료 작동기에 대한 성능평가를 수행하였으며, 유니모프 및 바이모프 형태의 작동기를 제작하여 각각의 작동 특성을 확인하였다. 이와 같은 성능시험 평과 결과를 통해 바이모프 형태의 작동기가 하중 유무와 무관하게 선형적인 받음각 변화를 가짐을 알 수 있었다. 이러한 지능소자 구동 시스템은 소형 로봇, 유도무기 및 MAV, UAV의 조종익 제어 시스템으로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
최근 M2M/IoT에 대한 관심이 높아지면서 디바이스의 위치와 자세 등을 인식할 수 있는 동작 인식 센서의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 소형의 디바이스에 적합하도록 저잡음, 저전력, 초소형 6축 관성센서 IC를 구현하였다. 본 논문에서 구현된 IC는 3축의 압전형 자이로 센서와 3축의 압저항형 가속도 센서를 사용하며, 3축의 자이로스코프 감지 회로, 자이로스코프 센서 구동 회로, 3축의 가속도 감지 회로, 16bit sigma-delta ADC, 디지털 필터와 제어 회로로 구성되어 있다. 본 IC은 TSMC $0.18{\mu}m$ mixed signal CMOS공정으로 개발되었으며, STM사의 6축 관성 센서인 LSM330의 소비전류 6.1mA보다는 약 27% 낮은 4.5mA의 소비 전류로 동작한다.
Wurtzite nanomaterials, such as ZnO, GaN, and InN, have become a subject of great scientific and technological interest as they simultaneously have piezoelectric and semiconductor properties. In particular, the piezoelectric potential (piezopotential) created by dynamic straining in the nanowires drives a transient flow of current in the external load, converting mechanical energy into electricity. Further, the piezopotential can be used to control the carrier generation, transport, separation, and/or recombination at the metal-semiconductor junction or p-n junction, which is called the piezophototronic effect. This paper reviews the recent advances on the piezophototronic effect to better use the piezophototronic effect to control the carrier generation, transport, separation and/or recombination for improving the performance of optoelectronic devices, such as photon detectors, solar cells and LEDs. This paper also discusses several research and design studies that have improved the output performance of optoelectronic devices.
DMFC는 산소를 반응물질로 사용하기 때문에 캐소드 전극이 외부 공기와 직접 접촉해야 한다. 그러나 휴대기기에 사용하는 경우에 사용자의 신체에 의해 공기의 흡입구가 가려져 산소공급이 되지 않는 현상이 발생할 수 있다. DMFC에 공기를 공급하기 위해 냉각팬을 사용하는데 냉각팬은 유로의 압력 손실 및 변동에 따라 출력의 변동이 심하다. 본 논문에서는 냉각팬의 문제점을 해결하기 위해 압전 액추에이터를 이용하여 공기 공급 시스템을 설계하였다. 설계된 공기 공급 시스템의 성능을 평가하기 위해 DMFC 평가 시스템을 구현하였고, 구현된 시스템을 통해 MP3 플레이어를 동작 시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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