بررسی تجربی برداشت انرژی از راه رفتن انسان

برداشت انرژی یا مهار انرژی، فرایند استخراج انواع انرژی محیط پیرامون، از طریق روشهای مختلف است. عدم نیاز به تعویض باتری‌های فرسوده، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری ناشی از بررسی و جایگزینی باتری‌ها برای شبکه‌های بی‌سیم و استفاده از ابزارهای پزشکی قابل نصب در داخل بدن از دلایل مهم استفاده از برداشت‌کننده‌های انرژی می‌باشند. مواد پیزوالکتریک دسته‌ای از مواد هوشمند می‌باشند که کرنش مکانیکی را به ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌کنند و چگالی توان تولیدی بیشتری در مقایسه با سایر روشهای مهار انرژی دارند. بنابراین این مواد از گزینه‌های اصلی در برداشت انرژی از ارتعاشات و حرکات مکانیکی پیرامون به شمار می آیند. جهت برداشت انرژی و ذخیره سازی، پاشنه‌های کفش و یا کتانی منابع مناسبی از تنش مکانیکی، تغییر شکل و ارتعاش در زمان راه رفتن انسان می‌باشند. هدف از این مقاله بررسی امکان استفاده از مواد پیزو الکتریک در کفش به عنوان یک منبع انرژی جهت شارژ باتری می‌باشد. به منظور امکان‌سنجی انجام کار، شبیه‌سازی اجزاء محدود مدل انجام شد و در ادامه نمونه آزمایشگاهی ساخته و مطالعه تجربی بر روی آن انجام گرفت. نتایج حاصل از تست‌ها نشان می‌دهد که استفاده از مبدل پیزوسرامیک جهت برداشت انرژی از نیروی فشاری حاصل از پا در راه رفتن، توانی در حدود mW 55 را در بیشترین حالت ممکن ایجاد می‌کند. در صورتی که این توان جهت شارژ یک باتری قلمی قابل شارژ با ولتاژ 2/1 ولت و جریان 900 میلی آمپر به کار گرفته شود، به 19 ساعت زمان نیاز است.