Zespół: Bibomaz - Konkurs naukowy „Bohaterowie przyszłości”

Click here to load reader

  • date post

    15-Aug-2015
  • Category

    Education

  • view

    346
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Zespół: Bibomaz - Konkurs naukowy „Bohaterowie przyszłości”

  1. 1. 2
  2. 2. 3
  3. 3. 4 W dobie bezsprzecznego, bezkompromisowego rozwoju naszej cywilizacjiW dobie bezsprzecznego, bezkompromisowego rozwoju naszej cywilizacji i jednoczesnej walki o przetrwanie przyrody, ulepszanie, bd tworzenie nowoczesneji jednoczesnej walki o przetrwanie przyrody, ulepszanie, bd tworzenie nowoczesnej technologii energetycznej jest rzecz priorytetow. Wraz ze wzrostem ludzkiejtechnologii energetycznej jest rzecz priorytetow. Wraz ze wzrostem ludzkiej populacji, a take wszechobecnej komputeryzacji, zwiksza si zapotrzebowanie napopulacji, a take wszechobecnej komputeryzacji, zwiksza si zapotrzebowanie na energi.energi. Ludzko nadal pozyskuje j w wikszej czci z zasobw naturalnych,Ludzko nadal pozyskuje j w wikszej czci z zasobw naturalnych, w sposb tradycyjny, choby wykorzystujc do tego elektrownie wglowe, ktrew sposb tradycyjny, choby wykorzystujc do tego elektrownie wglowe, ktre pomimo coraz nowszej technologii nadal w duym stopniu niszcz rodowiskopomimo coraz nowszej technologii nadal w duym stopniu niszcz rodowisko naturalne. Innymi sposobami na pozyskiwanie tej energii s choby elektrownienaturalne. Innymi sposobami na pozyskiwanie tej energii s choby elektrownie jdrowe, ktre take pocigaj za sob eksploatacj natury (kopalnie odkrywkowe),jdrowe, ktre take pocigaj za sob eksploatacj natury (kopalnie odkrywkowe), ponadto wymagaj skadowania odpadw radioaktywnych. Coraz czciej sigamy poponadto wymagaj skadowania odpadw radioaktywnych. Coraz czciej sigamy po inne rodzaje energii energi odnawialn, czyli wietln, wiatrow, bio masinne rodzaje energii energi odnawialn, czyli wietln, wiatrow, bio mas i wodn czy to wszystko ?i wodn czy to wszystko ? Takie pytanie zadalimy sobie, a w kocu zrodzi si pomys na nowe rdoTakie pytanie zadalimy sobie, a w kocu zrodzi si pomys na nowe rdo energii odnawialnej. Stworzylimy urzdzenie, ktre w oparciu o efekt piezoelektrycznyenergii odnawialnej. Stworzylimy urzdzenie, ktre w oparciu o efekt piezoelektryczny pozyskuje energi z haasu.pozyskuje energi z haasu.
  4. 4. 5 PiezoelektrykiPiezoelektryki to bez wtpienie najstarsze i najpopularniejsze materiayto bez wtpienie najstarsze i najpopularniejsze materiay inteligentne. Pierwsz wzmiank na ich temat, wiat usysza w 1880r. kiedy to Piotrinteligentne. Pierwsz wzmiank na ich temat, wiat usysza w 1880r. kiedy to Piotr i Jakub Curie stwierdzili, e na powierzchni niektrych krysztaw , podi Jakub Curie stwierdzili, e na powierzchni niektrych krysztaw , pod wpywem zewntrznych napre mechanicznych indukuj si adunki elektryczne,wpywem zewntrznych napre mechanicznych indukuj si adunki elektryczne, ktrych warto jest wprost proporcjonalna do wartoci przyoonych nate.ktrych warto jest wprost proporcjonalna do wartoci przyoonych nate. Zjawisko to zostao odkryte przypadkowo. Rok pniej odkryli, e efekt dziaaZjawisko to zostao odkryte przypadkowo. Rok pniej odkryli, e efekt dziaa odwrotnie, po przyoeniu napicia kryszta zmienia swj ksztat.odwrotnie, po przyoeniu napicia kryszta zmienia swj ksztat.
  5. 5. 6 Stos piezoelektrycznyStos piezoelektryczny tworzy si go sklejajc od kilku do kilkunastu piezoelementw w jedentworzy si go sklejajc od kilku do kilkunastu piezoelementw w jeden stos, wwczas gdy pojedynczy element nie spenia wymaga aplikacyjnych. Stosystos, wwczas gdy pojedynczy element nie spenia wymaga aplikacyjnych. Stosy piezoelektryczne znajduj zastosowanie np.: w procesie odzyskiwania energii. Podobnepiezoelektryczne znajduj zastosowanie np.: w procesie odzyskiwania energii. Podobne usprawnienia moemy zastosowa w naszym projekcie co daje szerokie perspektywy rozwojuusprawnienia moemy zastosowa w naszym projekcie co daje szerokie perspektywy rozwoju i zwikszy jego efektywno.i zwikszy jego efektywno.
  6. 6. 7 Haas = dwik rdem dwiku moe by praktycznie wszystko w otaczajcym nasrdem dwiku moe by praktycznie wszystko w otaczajcym nas rodowisku. Moe to byrodowisku. Moe to by szum autostrady, haas hali produkcyjnej, dopingszum autostrady, haas hali produkcyjnej, doping kibicw na stadionie lub cikie brzmienie na koncertach muzyki metalowej.kibicw na stadionie lub cikie brzmienie na koncertach muzyki metalowej.
  7. 7. Pozyskiwanie energii z haasu, czyli pod wpywem drga,Pozyskiwanie energii z haasu, czyli pod wpywem drga, ktre niesie za sob dwik, jest moliwe dzikiktre niesie za sob dwik, jest moliwe dziki zastosowaniuzastosowaniu efektu piezoelektrycznego wefektu piezoelektrycznego w przetwornikachprzetwornikach mechanoelektrycznych.mechanoelektrycznych. 8
  8. 8. 9
  9. 9. Pozyskiwanie energii z haasu, czyli pod wpywem drga, ktre niesiePozyskiwanie energii z haasu, czyli pod wpywem drga, ktre niesie za sob dwik, jest moliwe dziki zastosowaniu efektuza sob dwik, jest moliwe dziki zastosowaniu efektu piezoelektrycznego, wanie w przetwornikachpiezoelektrycznego, wanie w przetwornikach mechanoelektrycznychmechanoelektrycznych. Istotne jest jednak to, co zamierza. Istotne jest jednak to, co zamierza wywiera mechaniczny wpyw na nasz piezoelektrykwywiera mechaniczny wpyw na nasz piezoelektryk, aby, aby skutkiem tego byo wytworzenie si swobodnych adunkwskutkiem tego byo wytworzenie si swobodnych adunkw elektrycznych na jego powierzchni, aelektrycznych na jego powierzchni, a w konsekwencji prdu.w konsekwencji prdu. Jeli istniej goniki piezoelektryczne, ktre dziaaj na zasadzieJeli istniej goniki piezoelektryczne, ktre dziaaj na zasadzie przetwornikw elektromechanicznych (energia powoduje dwik),przetwornikw elektromechanicznych (energia powoduje dwik), to istnie musi efekt odwrotny. Kierujemy si nim w naszejto istnie musi efekt odwrotny. Kierujemy si nim w naszej pracy, dlategopracy, dlatego tworzymy wasny przetworniktworzymy wasny przetwornik elektromechanicznyelektromechaniczny konwertujcy energi, tym razem t, ktrkonwertujcy energi, tym razem t, ktr niesie ze sob dwik, na energi elektryczn.niesie ze sob dwik, na energi elektryczn. 10
  10. 10. Sam piezoelektryk nie zdoaby wygenerowa tyle energiiSam piezoelektryk nie zdoaby wygenerowa tyle energii by zasili diod. Trzeba wic ulepszy ukad i pobudziby zasili diod. Trzeba wic ulepszy ukad i pobudzi przetwornik do drga o wikszej amplitudzie.przetwornik do drga o wikszej amplitudzie. 11
  11. 11. Zaoylimy wic, e piezoelektryk musi si znajdowa na czymZaoylimy wic, e piezoelektryk musi si znajdowa na czym co bdzie silnie drgao.co bdzie silnie drgao. Z dowiadczenia wiemy, e metale wpadaj w rezonanseZ dowiadczenia wiemy, e metale wpadaj w rezonanse z konkretnymi dwikami, wwczas najsilniej drgaj. Stdz konkretnymi dwikami, wwczas najsilniej drgaj. Std pomys na odbiornik energii dwikowej w postaci belki.pomys na odbiornik energii dwikowej w postaci belki. 12
  12. 12. 13 Gwne zaoenie techniczne naszego projektu to skonstruowanieGwne zaoenie techniczne naszego projektu to skonstruowanie ukadu w ktrym belka z przyklejonym do niej piezoelektrykiem wpadaukadu w ktrym belka z przyklejonym do niej piezoelektrykiem wpada w rezonans z konkretnym dwikiem w pamie widmowym haasu,w rezonans z konkretnym dwikiem w pamie widmowym haasu, pobudzajc piezoelektryk do drga o wikszej amplitudzie, apobudzajc piezoelektryk do drga o wikszej amplitudzie, a w konsekwencji do wytworzenia wikszego napicia na piezoelektrykuw konsekwencji do wytworzenia wikszego napicia na piezoelektryku potrzebnego do zasilenia diody.potrzebnego do zasilenia diody.
  13. 13. PiezoelektrykiPiezoelektryki Do dowiadczenia ze wzgldw praktycznych wykorzystalimy okrgyDo dowiadczenia ze wzgldw praktycznych wykorzystalimy okrgy element piezoelektryczny stosowany w buzzerachelement piezoelektryczny stosowany w buzzerach o parametrach:o parametrach: - rednica blaszki 27mm,- rednica blaszki 27mm, - rednica krysztau piezoelektrycznego 19mm.- rednica krysztau piezoelektrycznego 19mm. 14
  14. 14. Do elementu piezoelektrycznego naley przylutowa przewodyDo elementu piezoelektrycznego naley przylutowa przewody odprowadzajce adunki.odprowadzajce adunki. O ile przylutowanie przewodu do blaszki miedzianej jest stosunkowoO ile przylutowanie przewodu do blaszki miedzianej jest stosunkowo proste, to przy lutowaniu na powierzchni piezoelektryka, naley zwrciproste, to przy lutowaniu na powierzchni piezoelektryka, naley zwrci uwag, aby temperatura lutowania nie bya zbyt wysoka, poniewa nieuwag, aby temperatura lutowania nie bya zbyt wysoka, poniewa nie naley przegrza warstwy piezoelektrycznej.naley przegrza warstwy piezoelektrycznej. 15
  15. 15. Podczas drgania piezoelektryka, na kocach przewodw monaPodczas drgania piezoelektryka, na kocach przewodw mona zmierzy napicie, ktre jest napiciem zmiennym, zalenym odzmierzy napicie, ktre jest napiciem zmiennym, zalenym od wygicia piezoelektryka. Przykadowy przebieg napiciawygicia piezoelektryka. Przykadowy przebieg napicia generowanego przez piezoelektryk przedstawia rysunek.generowanego przez piezoelektryk przedstawia rysunek. 16
  16. 16. Jednym ze sposobw podawania wartoci napiciaJednym ze sposobw podawania wartoci napicia elektrycznego jest podawanie jego wartoci skutecznej (RMS-elektrycznego jest podawanie jego wartoci skutecznej (RMS- ang. Root Mean Square), ktra jest tak wartoci prduang. Root Mean Square), ktra jest tak wartoci prdu staego, ktra w cigu czasu rwnego okresowi prdustaego, ktra w cigu czasu rwnego okresowi prdu przemiennego spowoduje ten sam efekt cieplny, co dany sygnaprzemiennego spowoduje ten sam efekt cieplny, co dany sygna prdu przemiennego.prdu przemiennego. W projekcie bdziemy dyli do uzyskania prdu staego w celuW projekcie bdziemy dyli do uzyskania prdu staego w celu skumulowania adunku w superkondensatorze orazskumulowania adunku w superkondensatorze oraz wykorzystania skumulowanego adunku przez diod LED.wykorzystania skumulowanego adunku przez diod LED. Poniewa zawsze bdziemy mieli do czynienia z przebiegamiPoniewa zawsze bdziemy mieli do czynienia z przebiegami o zmiennej amplitudzie