The fast development of electronic devices towards wireless, portable and multi-functionality desperately needs the self-powered and low maintenance power sources. The possibility to coupling the nanogenerator to wearable and portable electronic device facilitates the self powered device with independent and self sustained power source. Nanogenerator has ability to convert the low frequency mechanical vibration to electrical energy which is utilized to drive the electronic device [1]. The self powered power source has the ability to generate the power from environment and human activity has attracted much interest because of place and time independent. The human body motion based energy harvesting has created huge impact for future self powered electronics device applications. The power generated from the human body motion is enough to operate the future electronic devices. The energy harvesting from human body motion based on triboelectric effect has simple, cost-effective method [2, 3] and meet the required power density of devices. However, its output is still insufficient to driving electronic devices in continues manner so new technology and new device architecture required to meet required power. In the present work, we have fabricated the triboelectric nanogenerator using PDMS polymer. We have studied detail about the power output of the device with respect to different polymer thickness and varied separation distance.
본 논문은 초소형 디바이스 분야에서 사용될 수 있는 배터리가 없는 초저전력 자가발전 협업 신경망 시스템을 제공하는 디바이스에 대하여 설명한다. 본 디바이스는 외부에서 전력을 공급하지 않더라도 동작하며, 다른 신경망과 협업하여 대규모의 신경망 구축이 가능하다. 해당 디바이스는 에너지 하베스팅 모듈을 탑재하고 있어 공간적 제약 없이 어느 곳에서나 자가발전을 이용하여 사용이 가능하며, 디바이스 내부의 신경만을 가지고도 동작할 수 있지만 상황에 따라 네트워크를 통해 대규모의 신경망의 일부로 사용하는 것도 가능하다.
본 논문은 사물인터넷 기반의 자가 전력을 이용한 무선 버스 정보 및 재난 정보 시스템에 관한 연구이다. 기존의 버스 정보 시스템은 유선으로 전력과 통신을 제공함에 따라 유선 매설작업으로 인한 설치비용 증가와 설치 장소 제약의 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자가 전력을 이용한 무선 버스 정보 및 재난 정보 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 버스 도착 정보를 제공하며, 자연재해 등의 재난 발생 시, 시스템의 스피커를 통해 재난 정보도 알림으로써 혼란과 피해를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 태양광 모듈을 이용한 자가 전력 시스템을 제안하였고, 무선 WiFi 또는 LTE를 통해 데이터를 송·수신하기 때문에 설치비용을 줄일 수 있고 설치 장소 제약의 문제를 해결할 수 있다.
With recent advanced in portable electric devices, wireless sensor, MEMS and bio-Mechanics device, the new typed power supply, not conventional battery but self-powered energy source is needed. Particularly, the system that harvests from their environments are interests for use in self powered devices. For very low powered devices, environmental energy may be enough to use power source. In the generality of cases, these energy harvesting systems are used in the piezoelectric materials as mechanisms to convert mechanical vibration energy into electric energy. Through the piezoelectric materials, the ambient vibration energy could be used to prolong the power supply or in the ideal case provide endless energy f9r the devices. Therefore, the piezoelectric power harvesting cantilever beam is developed. Also, the output voltage and power are predicted in this study. We also discuss the developing system of the piezoelectric energy scavenger. An experimental verification of the model is also performed to ensure its accuracy.
본 논문에서는 CPU가 없는 자가동력 태양광 트랙커 시스템을 제안한다. 기존의 태양광 트랙커 시스템은 CPU를 사용하기 때문에 비용과 내구성의 문제가 발생한다. 또한, 기존의 태양광 트랙커 시스템은 설치 장소 및 환경의 영향을 받기 때문에 높은 발전효율을 기대하기 힘들다. 제안하는 태양광 트랙커 시스템은 광 추적센서와 모터의 연동회로를 이용하여 최대의 태양광을 추적하기 때문에 고효율 운전이 가능하고 아날로그 소자들로만 구성되어 있기 때문에 수동소자만큼의 시스템 수명이 보장된다. 또한, CPU를 사용하지 않기 때문에 프로그램 오류로 인한 오작동이 없으며, 설치 이후 유지 및 보수가 간단하다. 제안하는 태양광 트랙커 시스템의 타당성은 1년 동안의 실증 실험 결과를 통해 검증하였다.
With the degradation of water quality and, at the same time increased water usage, the sources of high quality, for examples, river/stream, municipal reservoir, wells, artisan and surface water, are diminishing. Therefore, the importance of water quality has been emphasized over the years through publications and various literature sources. Even though considerable research has resulted in significant strides for providing interpretive information and mitigation strategies for improvement of waters, the quality of which is still questionable. This study aims to propose a completely independent self-contained system for purifying waters, solar-powered ozone generator. It is a semi-permanent and cost effective environmental solution. Functions of ozone treatment are: 1) to maintain oxidative flexibility, 2) remove harmful chemicals, wastes, and other substances, and 3) prevent epizootic microbial outbreaks. Recent advances in technology have allowed the development of the practical, self-contained and independent solar powered device. Solar electrical producing panels that charge batteries are the key to using these systems anywhere electrical power is not available. This paper invites the readers to examine the problem and consider the viable, proven solution the solar powered ozone purifying system. This paper also introduces basic concept and background of solar powered ozone generators and examine its feasibility for improving water quality in rivers and streams.
Cui, Yong;Gao, Robert X.;Yang, Dengfeng;Kazmer, David O.
Smart Structures and Systems
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제3권1호
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pp.1-22
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2007
The energy efficiency of a self-powered wireless sensing system for pressure monitoring in injection molding is analyzed using Bond graph models. The sensing system, located within the mold cavity, consists of an energy converter, an energy modulator, and a ultrasonic signal transmitter. Pressure variation in the mold cavity is extracted by the energy converter and transmitted through the mold steel to a signal receiver located outside of the mold, in the form of ultrasound pulse trains. Through Bond graph models, the energy efficiency of the sensing system is characterized as a function of the configuration of a piezoceramic stack within the energy converter, the pulsing cycle of the energy modulator, and the thicknesses of the various layers that make up the ultrasonic signal transmitter. The obtained energy models are subsequently utilized to identify the minimum level of signal intensity required to ensure successful detection of the ultrasound pulse trains by the signal receiver. The Bond graph models established have shown to be useful in optimizing the design of the various constituent components within the sensing system to achieve high energy conversion efficiency under a compact size, which are critical to successful embedment within the mold structure.
Since recent electronics technologies have been developed and they tend to spend huge amount of electrical power, self-powered electronics have been paid attention worldwide. To realize self-powered electronics, energy harvesting technology, which generally converts ambient energy into electrical energy, has to be introduced. Among numerous energy sources, mechanical, thermal, and electrostatic event would be of broad interest in field of energy harvesting. Here, this article introduces the promising alternative energy concepts of nanogenerator including piezoelectric, triboelectric, and hybrid types. With these nanogenerators, we are able to apply onto not only self-powered system, but expect these open green energy market.
We propose an electrically self-reliant structural health monitoring (SHM) system that is able to wirelessly transmit sensing data using electrical power generated by vibration without the need for additional external power sources. The provision of reliable electricity to wireless SHM systems is a highly important issue that has often been ignored, and to expand the applicability of various wireless SHM innovations, it will be necessary to develop comprehensive wireless SHM devices including stable electricity sources. In light of this need, we propose a new, highly efficient vibration-powered generator based on a tuned-mass-damper (TMD) mechanism that is quite suitable for vibration-based SHM. The charging time of the TMD generator is shorter than that of conventional generators based on the impedance matching method, and the proposed TMD generator can harvest 16 times the amount of energy that a conventional generator can. The charging time of an SHM wireless transmitter is quantitatively formulated. We conduct wireless monitoring experiments to validate a wireless SHM system composed of a self-reliant SHM and a vibration-powered TMD generator.
Recently, on-line diagnosis methods through wired and wireless networks are widely adopted in the diagnosis of industrial Electric Facilities, such as generators, transformers and motors. Also smart sensors which includes sensors, signal conditioning circuits and micro-controller in one board are widely studied in the field of condition monitoring. This paper suggests an self-powered system suitable for condition-monitoring smart sensors, which uses parasitic vibrations of the facilities as energy source. First, vibration-driven noise patterns of the electric facilities are presented. And then, an electromagnetic generator which uses mechanical mass-spring vibration resonance are suggested and designed. Finally energy consumption of the presented smart sensor, which consists of MEMS vibration sensors, signal conditioning circuits, a low-power consumption micro-controller, and a ZIGBEE wireless tranceiver, are presented. The usefulness and limits of the presented electromagnetic generators in the field of electric facility monitoring are also suggested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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