Репортаж от Wedoany，Докторант Лимерикского университета (University of Limerick, UL) Ибну Тауфан (Ibnu Taufan) исследует возможность использования вибраций, создаваемых промышленным оборудованием, для питания датчиков Интернета вещей, чтобы сократить расход батарей и снизить зависимость от электросети. Частично вдохновением для этого исследования послужил его детский вопрос о длительном строительстве самого длинного моста в Индонезии — моста Сурамаду.
Когда Тауфан изучал инженерную физику в Технологическом институте Сепулух Нопембер (Institut Teknologi Sepuluh Nopember), его преподаватель, разбирая знаменитый случай обрушения моста Такома (Tacoma Bridge) из-за резонанса, помог ему понять физические принципы, стоящие за вибрациями мостов, что ещё больше разожгло его интерес к исследованию вибраций. После получения степени бакалавра он работал инженером по продуктам и разработке в индонезийской компании по производству насосов, специализируясь на использовании вибрационных сигналов для мониторинга состояния машин и уменьшении чрезмерных движений конструкций с помощью контроля вибраций.
Несколько лет спустя Тауфан получил возможность поступить в докторантуру Лимерикского университета по направлению сбора энергии из вибраций. Цель этого нового направления — не уменьшение нежелательных вибраций, а сбор «отработанных» вибраций из машинной среды и преобразование их в электрическую энергию для устойчивого питания датчиков Интернета вещей в приложениях Индустрии 4.0. Тема его докторского исследования — разработка нового широкополосного пьезоэлектрического сборщика энергии из вибраций (PVEH) для питания датчиков превентивного обслуживания и оптимизации производительности.
Тауфан объясняет, что промышленность в настоящее время полагается на батареи или электросеть для питания датчиков мониторинга, что в удаленных районах является дорогостоящим и неустойчивым. Разработанное им устройство PVEH может собирать вибрации окружающей среды непосредственно от машин, обеспечивая работу без батарей. Ценность этой технологии заключается в уменьшении загрязнения тяжелыми металлами при производстве и утилизации батарей, а также в отказе от дорогостоящей прокладки электросетей для тысяч удаленных датчиков.
Тауфан использует метафору «танца» для объяснения принципа резонанса в своем исследовании. Он сравнивает конструкцию с человеком, а внешний источник вибрации — с музыкой. Когда частота внешней вибрации совпадает с собственной частотой конструкции, конструкция начинает «танцевать», как человек, услышавший любимую музыку; такой резонанс может привести к высокой выходной мощности. В его исследовании необходимо спроектировать сборщик так, чтобы его собственная частота была близка к рабочей частоте машины, тем самым получая электрическую энергию от «танца» машины для питания датчиков Интернета вещей.
Тауфан считает, что технология сбора энергии из вибраций (VEH) в будущем будет играть важную роль в Индустрии 4.0. Инженерам по обслуживанию больше не придется вручную контролировать машины или заменять батареи датчиков; в железнодорожной отрасли вибрации, создаваемые проходящими поездами, могут питать датчики Интернета вещей, контролирующие состояние путей, предотвращая сбои в движении. Однако он также отмечает, что VEH пока не может полностью заменить батареи в таких малых устройствах, как умные часы, поскольку достижение низкочастотного резонанса в малом объеме остается нерешенной задачей. Тауфан планирует после завершения докторантуры остаться в академической среде и продолжить преподавание и исследования, связанные с вибрациями.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
