Исследователи создали устройство с автоматической настройкой резонанса.
Доктор Сон Хён Чхоль (в центре) проводит эксперимент по измерению энергии, генерируемой при возникновении резонанса. Фото: Корейский институт науки и технологий (KIST).
Корейские исследователи разработали устройство для сбора энергии, которое может генерировать электроэнергию из окружающих колебаний с различными частотами с помощью нового механизма автоматической настройки резонанса. Недавно, Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что исследовательская группа под руководством доктора Хюн-Чеола Сон из Центра электронных материалов KIST разработала сборщик энергии, который может выполнять автоматическую настройку резонанса (ART) путем регулировки собственной резонансной частоты. Установка сама по себе приспосабливается к условиям окружающей среды.
Технология сбора энергии применяется для «сбора» электроэнергии из паразитных источников, таких как вибрация, тепло, свет и так далее. Устройство, способное собирать энергию из окружающей среды, может генерировать электроэнергию самостоятельно, без каких-либо батарей или подключения к розетке. Эта технология особенно полезна в качестве автономного источника питания для небольших электронных устройств, работающих по беспроводной сети, таких как системы Интернета вещей.
Вибрации, создаваемые автомобилями, поездами, промышленными объектами и т. д. могут использоваться для производства электроэнергии с помощью технологии сбора энергии, но для любых реальных приложений должен быть способ производства и хранения как можно большего количества электроэнергии от небольших вибраций. Для этого необходимо воспользоваться явлением резонанса, при котором стекло разбивается от высоких звуков или большой мост рушится от ветра.
Однако у сборщика энергии одна собственная частота, а вибрации, которые мы находим в окружающей среде, происходят в широком диапазоне различных частот. Вот почему сборщик энергии должен быть настроен в соответствии с окружающей средой, в которой он установлен, чтобы вызвать резонанс, и это привело к ограничениям на использование сборщиков энергии.
Energy Harvester, разработанный командой доктора Сон Хён Чуля из KIST, производит энергию, резонируя с вибрациями окружающей среды. Фото: Корейский институт науки и технологий (KIST).
Чтобы решить эту проблему, были разработаны самонастраивающиеся комбайны, использующие двигатель или микроконтроллер, но они представляли проблемы в том, что эффективность выработки электроэнергии была значительно снижена в результате высокого потребления энергии настраиваемым двигателем или контроллером.
Вместо этого исследователи из KIST разработали сборщик энергии со специальной структурой, способной настраиваться на окружающую частоту без отдельного электрического устройства. Внутри комбайна имеется контрольная масса, которая автономно перемещается, и при обнаружении вибрации в окружающей среде груз перемещается в другое место в соответствии с частотой вибрации. Таким образом, комбайн получает ту же частоту, что и частота внешней вибрации, и достигает резонанса. В результате диапазон частот, на которых может быть достигнут резонанс с помощью сборщика энергии, разработанного исследователями KIST, на 1400% больше, чем у существующих устройств с единственной собственной частотой.
Доктор Хюн-Чхоль Сон, возглавлявший эту исследовательскую группу, сказал: «Значение этого исследования заключается в том, что мы были первыми, кто реализовал энергоуборочный комбайн, который имеет простую конструкцию и может выполнять самонастройку без дополнительного потребления энергии. значительно ускорить практическое применение сборщиков энергии. Я считаю, что самонастраивающиеся сборщики энергии будут играть ключевую роль в автономном источнике питания для беспроводных сенсорных сетей , носимых электронных устройств и Интернета вещей, который является одним из основные технологии Четвертой промышленной революции».