FI117364B - Energiantuotantojärjestely - Google Patents
Energiantuotantojärjestely Download PDFInfo
- Publication number
- FI117364B FI117364B FI20045190A FI20045190A FI117364B FI 117364 B FI117364 B FI 117364B FI 20045190 A FI20045190 A FI 20045190A FI 20045190 A FI20045190 A FI 20045190A FI 117364 B FI117364 B FI 117364B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- energy
- piezo element
- electrical energy
- piezo
- peak value
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 28
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 19
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
- B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
- B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
- B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
- B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
- B60C23/0411—Piezoelectric generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/181—Circuits; Control arrangements or methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
117364
Energiantuotantojärjestely
Keksinnön ala 5
Nyt esillä oleva keksintö koskee järjestelyä erityisesti pienimuotoiseen sähköenergian tuotantoon. Keksintö koskee sähköenergian tuottamiseen tarkoitettua laitetta, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoele-mentin kanssa samalle alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezo-10 elementit on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, ensimmäiseen piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteella, ja energiavarasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö 15 koskee järjestelmää, joka käsittää sähköenergian tuottamiseen tarkoitetun laitteen, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoelementin kanssa samalle alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezoelementit on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, en-20 simmäiseen piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteel-la, ja energiavarasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö koskee » « « myös rengasta, joka käsittää laitteen sähköenergian tuottamiseksi, jossa on ensimmäinen piezoelementti, ensimmäisen piezoelementin kanssa samalle : .·. 25 alustalle sijoitettu toinen piezoelementti, jotka piezoelementit on järjestetty • “Y muuntamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi, jonka sähköenergian γ; taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, ja ensimmäiseen • * '···* piezoeiementtiin kytketty ohjauslohko mittaustietojen muodostamiseksi en simmäisen piezoelementin tuottaman sähköenergian perusteella, ja energia-30 varasto sähköisen energian varastoimiseksi. Keksintö koskee vielä menetel-mää sähköenergian tuottamiseksi, jossa mekaanista energiaa muunnetaan sähköenergiaksi ensimmäisessä piezoelementissä ja ensimmäisen piezo- "*·, elementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetussa toisessa piezoelementis- • * Y sä, jonka sähköenergian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden 35 mukaan, muodostetaan mittaustietoja ensimmäisen piezoelementin tuotta- * * Y·: man sähköenergian perusteella, ja käytetään energiavarastoa sähköisen energian varastoimiseksi.
2 117364
Keksinnön tausta
On olemassa useita laitteita, joissa tarvitaan pienimuotoista energiantuotan-5 toa, koska tällaisille laitteille voi olla mahdotonta tai ainakin hyvin vaikeaa järjestää energianlähteitä, kuten paristoja. Eräinä ei-rajoittavina esimerkkeinä tällaisista laitteista ovat renkaat, joissa on anturi renkaan joidenkin ominaisuuksien, kuten ilmanpaineen, lämpötilan jne. mittaamiseksi tai havaitsemiseksi, ja tuotteen pakkaukseen kiinnitetyt tuoteanturit, joiden tarkoituksena on 10 esimerkiksi osoittaa olosuhteita, jotka ovat vaikuttaneet tuotteeseen kuljetuksen ja/tai varastoinnin aikana.
Tällaiset anturit toteutetaan usein käyttämällä langatonta lä h (tiedonsiirtotekniikkaa, eli anturit lähettävät tietoja esimerkiksi radioaaltojen avulla. Tällai-15 sista antureista käytetään yleisesti nimitystä RFID-anturit (Radio Frequency Identification). RFID-anturit tarvitsevat sähköenergiaa, kun tietoja lähetetään lukulaitteeseen tai vastaanotetaan siitä. Joissakin toteutuksissa RFID-anturin tarvitsema energia tuotetaan lukulaitteessa sähkömagneettisen kentän muodossa. Lukulaitteen ja RFID-anturin välinen etäisyys on kuitenkin pidettävä 20 melko pienenä, ja RFID-anturin käytettävissä oleva energia on hyvin pieni, jolloin tunnettua RFID-tekniikkaa ei voida käyttää kaikissa sovelluksissa.
«·* • · • * »· ·
On myös pyritty tuottamaan sähköenergiaa laitteelle pietsogeneraattorin avulla. Pietsogeneraattori on laite, joka muuntaa mekaanista energiaa sähkö- • .·. 25 energiaksi pietsosähköisen muuntimen, kuten pietsosähköisen kalvon avulla.
* · ♦ a*Y Tällaisen pietsogeneraattorin tuottama energiataso on kuitenkin ollut melko ·::: pieni joihinkin sovelluksiin, joissa käytetään RFID-antureita.
• * • *
Keksinnön yhteenveto :.:V 30 ·*·
Nyt esillä olevan keksinnön yhtenä tarkoituksena on saada aikaan järjestely energian tuottamiseksi tehokkaammin kuin tunnetussa tekniikassa. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että sama pietsogeneraattori, joka tuottaa mit-Y* taustietoja, tuottaa myös energian, joka tarvitaan käyttämään mittausyksik- 35 köä, joka tutkii mittaustiedot signaalin tuottamiseksi mittaustietojen tarkem-paa analyysiä varten, Esimerkkisuoritusmuodossa pietsogeneraattorin lähtö-astetta ohjataan siten, että se kerää pietsoelementin energiaa siinä vaihees- 3 117364 sa, jossa jännitetaso on huippukohdassa tai lähellä sitä. Tarkemmin sanoen nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että ohjauslohko käsittää lisäksi: - vertailijan mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelementin 5 muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten ja lii- paisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, ja - ohjausyksikön, joka on kytketty vertailijaan liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön, joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun sähköisen energian huip- 10 puarvo on havaittu.
Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle järjestelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että ohjauslohko käsittää: - vertailijan (4.2) mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelemen-15 tin (2) muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, - ohjausyksikön (4.4, V1) joka on kytketty vertailijaan (4.2) liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön (4.4, V1), joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin (2) tuottaman sähköisen energian varastointi, 20 kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu.
Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle renkaalle on pääasiassa tunnus- * * omaista se, että ohjauslohko käsittää: - vertailijan mittaustiedon tutkimiseksi sähköisen energian huippuarvon sei- • * . 25 vittämistä varten ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon ha- :,Y vaitsemisesta, *·* *;;; - ohjausyksikön, joka on kytketty vertailijaan liipaisusignaalin välittämiseksi • · **·· ohjausyksikköön, joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun huippuarvo on havaittu.
::i:: 30
Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnus-omaista se, että menetelmä käsittää myös seuraavat vaiheet: - tutkitaan mittaustietoa sähköisen energian huippuarvon selvittämistä var- '"·* ten, *"·: 35 - varastoidaan energiavarastoon toisen piezoelementin tuottamaa sähköis- :\j tä energiaa, ja 4 117364 - ohjataan energiavaraston toimintaa käynnistämään ensimmäisen piezoelementin tuottaman sähköisen energian varastointi, kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu.
5 Nyt esillä olevan keksinnön esimerkkisuoritusmuodon mukaan esitetään järjestelmä, jossa käytetään kahta pietsogeneraattoria, mittauspietsogeneraat-toria anturia varten ja tehopietsogeneraattoria energian tuottamiseen, ja jossa mittauspietsogeneraattoria käytetään myös energian tuottamiseen mittaus- ja ohjauspiiriä varten.
10
Keksintö tarjoaa etuja tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin ja järjestelmiin nähden. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa ja järjestelmässä pietsogeneraattorin tuottamaa sähköenergiaa voidaan hyödyntää enemmän kuin tunnetun tekniikan mukaisissa laitteissa ja järjestelmissä. 15 Näin ollen on mahdollista ja järkevää käyttää pietsogeneraattoria teholähteenä monissa sovelluksissa, joissa se ei ole toistaiseksi ollut mahdollista. Keksinnön ansiosta voidaan välttää paristojen ja muiden vastaavien energianlähteiden käyttö monissa sovelluksissa, erityisesti RFID-sovelluksissa.
20 Piirustusten kuvaus f. Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin pii- * * * rustuksiin, joissa 4 « « * 4 . β·β 25 kuva 1 esittää nyt esillä olevan keksinnön esimerkkisuoritusmuo-:"Y don mukaista laitetta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, • M * 44 44 * * « !—s kuva 2a esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen ohjauslohkosta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, 30 kuva 2b esittää kuvan 2a mukaisen ohjauslohkon varastolohkon esi-merkkikytkentää, ··»· » · kuva 3 esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisen ·:*·*: 35 laitteen lähtöasteesta yksinkertaistettuna lohkokaaviona, • 4 • 44 4 44 • 4 5 117364 kuva 4a esittää esimerkkejä ohjauslohkon aaltomuodoista, kun renkaaseen kohdistuu eri kuormituksia, kuva 4b esittää esimerkkejä lähtöasteen aaltomuodoista, 5 kuva 5 esittää esimerkkiä nyt esillä olevan keksinnön mukaisesta järjestelmästä yksinkertaistettuna lohkokaaviona, ja kuva 6 esittää esimerkkiä pietsogeneraattorin sijoittamisesta ren-10 kaan sisään, kuva 7a esittää toista esimerkkiä pietsoelementin tuottaman jännitteen aaltomuodosta, ja 15 kuva 7b esittää renkaan asemaa kuvan 7a käyrän suhteen.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Pietsogeneraattorin lohkokaavio 20
Pietsogeneraattori 1 koostuu neljästä toiminnallisesta osasta, joista jotkin voivat olla liitettyinä fyysisesti toisiinsa. Mittauspietsogeneraattori tuottaa oh-,··. jaimelle syöttövirtaa lähtöasteen käyttämiseksi. Pietsogeneraattorin jän n it- • 9 « teen aaltomuotoa käytetään ajastustietojen mittaamiseen. Tehopietso-/ .* 25 generaattori tuottaa suurjännitepulsseja, joilla on suuri impedanssi ja jotka 9 9* :·γ kytke ntätoiminen lähtöaste muuntaa pienjännitteisiksi. Mittauspietso- ••jj* generaattori ja tehopietsogeneraattori voivat olla erillisiä, tai ne voidaan muo- dostaa samalle pietsoalustalle. Pietsoalusta voi olla syövytetty johdotuksen aikaansaamiseksi pietsoelementtien 2, 3 tuottamien jännitteiden liittämiseksi 30 muuhun johdotukseen. Samoin ohjain ja lähtöaste voivat olla erilliset tai sa-maila piirilevyllä.
999 * • · * "li Kuvan 1 lohkokaaviossa on esitetty nyt esillä olevan keksinnön esimerkki- • « suoritusmuodon mukaisen pietsogeneraattorin 1 päälohkot. Pietsogeneraat-35 tori käsittää ensimmäisen pietsoelementin 2 ja toisen pietsoelementin 3. En-simmäistä pietsoelementtiä 2 käytetään anturina, eli se muodostaa mittaus- m * tietoja kohteen jännityksestä. Mittaustietojen perusteella voidaan johtaa muita 6 117364 tietoja. Johdannaistiedot voivat sisältää tietoja esimerkiksi renkaan sisällä olevasta ilmanpaineesta, renkaan lämpötilasta, pyörän kuormituksesta, jne. Ensimmäinen pietsoelementti on kytketty ohjauslohkoon 4, joka vastaanottaa mittaustiedot ensimmäiseltä pietsoelementiltä 2. Kun ulkoinen voima venyt-5 tää tai puristaa ensimmäistä pietsoelementtiä 2 (eli ensimmäisen pietsoele-mentin 2 muoto muuttuu), ensimmäisen pietsoelementin 2 kautta kulkeva jännite muuttuu. Ohjauslohko 4 voi käyttää näitä jännitevaihtelulta mittaus-tietoina. Lisäksi ensimmäisen pietsoelementin 2 tuottamaa sähköenergiaa käytetään sähköenergian syöttämiseksi ohjauslohkon 4 toimintaa varten. 10 Ohjauslohkon 4 toimintaa selostetaan jäljempänä tässä hakemuksessa.
Kuvan 1 nuolet R havainnollistavat pietsoelementeissä 2, 3 energiaa tuottavan jännityksen suuntaa.
15 Toista pietsoelementtiä 3 käytetään energianlähteenä energian syöttämiseksi muihin laitteisiin, joita pietsogeneraattoriin 1 voi olla kytketty. Toiseen pietso-elementtiin 3 vaikuttaa myös ulkoinen voima, joka aiheuttaa vaihteluita toisen pietsoelementin 3 muotoon. Näiden muodonmuutosten vaikutuksesta toinen pietsoelementti 3 synnyttää sähköenergiaa, joka syötetään lähtölohkoon 5. 20 Lähtölohko 5 muuntaa tämän energian sopivaan muotoon, kuten selostetaan jäljempänä tässä hakemuksessa.
»•I • · • *
Ensimmäinen pietsoelementti 2 ja toinen pietsoelementti 3 voivat olla erillisiä * ·...: tai kiinnitettyinä yhteiseen alustaan 7. Samoin ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 : .·. 25 voivat olla erillisiä tai samalla alustalla, esimerkiksi samalla piirilevyllä. Suo- • · » "V ritusmuodossa, jossa pietsogeneraattori 1 käsittää ainakin ensimmäisen 2 ja toisen pietsoelementin 3, nämä on koottava siten, että ensimmäisen 2 ja toi- • · ***** sen pietsoelementin 3 jännitykset käyttäytyvät oleellisesti samalla tavalla.
30 Ohjauslohko • ·· • · · ·**
Kuvassa 2a on esitetty esimerkki ohjauslohkosta 4. Ohjauslohkolla 4 on kolme päätehtävää. Ensinnäkin kokoaa Itotasasu unta imen 4.1 ja varastoloh-*:* kon 4.6 muodostamasta yhdistelmästä saadaan tehoa vertailu lohkoon 4.2 ja *:*‘: 35 kertaiiipaisulohkoon 4.4. Toiseksi vertailulohko 4.2 havaitsee oikeat liipaisu- ajankohdat johtamalla ne varastolohkon syöttösignaalista 4.9. Kolmanneksi vertailulohkon 4.2 tuottamia lähtöpulsseja käytetään kertatiipaisulohkon 4.4 7 117364 liipaisemiseen. Varastolohkon syöttösignaali 4.9 muodostetaan ensimmäisen pietsoelementin 2 tuottamasta jännitteestä ja tasasuunnataan kokoaaltotasa-suuntaimelta 4.1. Verta itu lohkon syöttösig naali n 4.3, ke rtaliipaisu lohkon syöttösignaalin 4.8. ja varastolohkon syöttösignaalin 4.9 jännitetasoja rajoi-5 tetaan tarvittaessa varastolohkossa 4.6.
Kun varastolohkon syöttösignaali 4.9. alkaa pienentyä (ensimmäinen liipaisu-kohta), vertailulohko 4.2 Hipaisee kertaliipaisulohkon 4.4, joka voi koostua esimerkiksi MOSFET-transistoreista. Vertailu lohkon 4.2 muodostamaa lähtö-10 signaalia 4.7 käytetään kertaliipaisu lohko n 4.4 liipaisemiseen, joka muodostaa ohjaussignaalin 4.5 (pulssin) lähtölohkoon 5 energian varastoimiseksi toisesta pietsoelementistä 3. Varastolohkon syöttösignaali 4.9 laskee oleellisesti nollaan ja alkaa tämän jälkeen taas nousta. Seuraavalla huipputasolla (toinen liipaisukohta) vertailulohko 4.2 Hipaisee taas kertaliipaisuiohkon 4.4, 15 jotta lähtölohkoon 5 saadaan ohjaussignaali 4.5 (toinen pulssi) energian varastoimiseksi toisesta pietsoelementistä 3. Toisin sanoen lähtölohko 5 voi jokaisella pulssilla varastoida energiaa toisesta pietsoelementistä 3.
Kun ohjauslohko 4 on valmistettu pieniviitäisistä komponenteista, se voi ku-20 luttaa alle 1 μΑ lepo virtaa. Kuvassa 2b on esitetty esimerkki varastolohkon 4.6 piiristä. Zenerdiodeista D3, D4 saadaan tietyt syöttöjännitetasot vertailu-··*·. lohkoon 4.2 ja kertaliipaisulohkoon 4.4. Diodien D1, D2 tarkoituksena on eristää vertailulohkon syöttösignaali 4.3 kertaliipaisuiohkon syöttösig naalista 4.8. Joissakin suoritusmuodoissa erottamista ei ehkä tarvita, jolloin sama • * . 25 syöttöjännite voi olla kytkettynä sekä vertailulohkoon 4.2 että kertaliipaisu- :’Y lohkoon 4.4. Tasasuuntaimesta 4.1 diodin D1 kautta tulevalla jännitteellä va- *;;; rataan kondensaattori C2. Kondensaattori C2 varastoi riittävästi energiaa lähtöasteen 5 käyttämiseksi, kun se Hipaistaan. Tämän piirin etuna on se, ettei toiminnan käynnistämiseksi tarvita mitään energiavarassa tai muuta :J.: 30 piiriä. Keksinnön mukaisella järjestelyllä energiantuotanto käynnistyy ensim- :*[*: mäisen pietsoelementin 2 ensimmäisestä liikkeestä.
• · *
Kuvassa 4a on esitetty ohjauslohkon 4 joitakin aaltomuotoja. Käyrä 401 esit-tää esimerkkiä ensimmäisen pietsoelementin 2 jännityksestä. Toisesta *:**: 35 pietsoelementistä tulevan jännitteen aaltomuoto on hyvin samankaltainen kuin jännityksen aaltomuoto, mutta kokoaaltotasasuuntaimen jälkeen negatiiviset jännitteet muunnetaan positiivisiksi jännitteiksi. Tästä syystä havaitaan 8 117364 varastolohkon syöttösignaalin 4.9 positiiviset huiput. Ensimmäinen liipaisu-kohta on esitetty nuolella 402, toinen liipaisukohta nuolella 403, kolmas liipai-sukohta nuolella 404 ja neljäs liipaisukohta nuolella 405. Käyrä 406 havainnollistaa ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuotoa kokoaaltotasasuuntaimen 5 4.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 407 kuvaa kertaliipaisulohkon 4.4 synnyttämiä pulsseja liipaisukohdissa 402, 403, 404, 405. Ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuodosta 406 voidaan nähdä, että kun ensimmäinen pietsoelementti 2 alkaa tuottaa sähköenergiaa, jännite alkaa nousta, kunnes zenerdiodi D3 rajoittaa jännitettä tietyllä tasolla. Kun lähtölohkoa 5 säädetään aloittamaan 10 energian varastointi (ensimmäisessä liipaisukohdassa 402), ohjaimen syöttö-jännite laskee lähelle nollaa ja alkaa taas nousta, kunnes zenerdiodit D3, D4 rajoittavat jännitettä tietyllä tasolla. Toisen pulssin alussa (toisessa liipaisu-kohdassa 403) jännite laskee nollaan tai lähelle nollaa. Kondensaattori C1 varastoi riittävästi energiaa vertailulohkon 4.2 toimintaa varten, vaikka jännite 15 laskeekin kertaliipaisulohkon 4.4 lähtöpulssien aikana.
Kuvassa 4a on toinenkin käyrä 411. Se esittää toista esimerkkiä ensimmäisen pietsoelementin 2 jännityksestä, kun renkaaseen vaikuttava kuormitus on pienempi ja/tai renkaan ilmanpaine on suurempi kuin käyrän 401 tilanteessa. 20 Tämän esimerkin liipaisukohdat on esitetty nuolilla 412, 413, 414 ja vastaavasti 415. Käyrä 416 havainnollistaa ohjaimen syöttöjännitteen aaltomuotoa .***. kokoaaltotasasuuntaimen 4.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 417 esittää kertaliipai- sulohkon 4.4 synnyttämiä pulsseja liipaisukohdissa 412, 413, 414, 415.
* * · . . 25 Lähtölohko « « « • * 9 • ·* · ♦ •;;j Kuvassa 3 on esitetty esimerkki lähtölohkosta 5. Lähtölohko 5 käsittää koko- aa Itotasasu unta imen 5.1, kelan L1, FET-transistorin V1 ja lähtökondensaatto-rin C3. Lähtölohkon työkierto koostuu viidestä vaiheesta. Aluksi FET-transis- 30 tori V1 on irtikytkettynä. Kun toinen pietsoelementti 3 venyy tai supistuu, lin- :***: jän 5.4 jännite alkaa nousta. Koska sekä ensimmäinen 2 että toinen pietso- '·, elementti 3 ovat kiinnitettyinä lähelle toisiaan ja sopivimmin samalle alustalle, ensimmäinenkin pietsoelementti 2 venyy tai supistuu vastaavasti. Tällöin V myös varastolohkon syöttösignaalin 4.9 jännite alkaa nousta. Kun linjan 5.4 *:*: 35 jännite on oleellisesti maksimiarvossaan, myös varastolohkon syöttösignaali 4.9 on maksimiarvossaan tai lähellä sitä. Tällöin ohjauslohkon 4 kertaliipaisu-lohko 4.4 nostaa GATE-signaalin (kuvan 2 mukaisen ohjaussignaalin 4.5) 9 117364 korkeaksi, mikä kytkee FET-transistorin V1 päälle. Virta alkaa kulkea kelan L1 ja FET-transistorin V1 kautta lähtökondensaattoriin C3. Myös linjan 5.4 jännite alkaa laskea. Kelan L1 induktanssi rajoittaa virran nousunopeutta. Kun linjan 5.4 jännite saavuttaa oleellisesti nolla-arvon, suurin osa toisen 5 pietsoelementin 3 tuottamasta energiasta varastoituu kelaan L1. Tämän jälkeen virta johdetaan diodiin D5 ja virta alkaa laskea. Kelasta L1 siirtyy energiaa kondensaattoriin C3. Kondensaattori C3 toimii toisen pietsoelementin tuottaman energian varastona. Energia voidaan edelleen johtaa ulostulosta 5.2 toiseen laitteeseen 10, esimerkiksi lähettimeen (kuva 5). On myös mah-10 dollista käyttää paristoa kondensaattorin C3 asemesta tai sen rinnalla. Pian sen jälkeen, kun virta on oleellisesti saavuttanut nolla-arvon, GATE-linjassa etenevä signaali laskee, mikä kytkee FET-transistorin V1 pois päältä, ja piiri on alkutilassa. Ohjauslohkosta 4 tuleva GATE REF -signaali kytketään tasa-suuntaimen toiseen ulostuloon. GATE REF -signaali voidaan kuitenkin kyt-15 keä myös esimerkiksi FET-transistorin V1 kollektoriin. Diodin D5 rinnalle voidaan valinnaisesti kytkeä kondensaattori C4 rajoittamaan toisen pietsoelementin 3 muodostaman tasasuunnatun jännitteen maksimiarvoa. Valinnainen kondensaattori C4 on tehokkaasti kytketty rinnan toisen pietsoelementin 3 kondensaattorin kanssa. Diodi D6 ja zenerdiodi D7 rajoittavat jännitehuippuja 20 kelassa L1 ja FET-transistorissa V1 siinä tapauksessa, että FET-transistori V1 kytkeytyy pois, kun kelan L1 kautta kulkee vielä virtaa. Zenerdiodi D7 ja GATE-linjan signaalin amplitudi rajoittavat maksimilähtöjännitettä. Yksi tämän .:% piirin uudistuksista on FET-transistorin V1 käyttö kytkimenä sekä ylä- että alapuolella: yläpuolen kytkimenä ulostuloon 5.2 nähden ja alapuolen kytki- ; ... 25 menä kelaan L1 nähden. Piirillä on ainakin kaksi etua. Ensinnäkin koska * · · "V lähtöjä n n ite ulostulossa 5.2 on suhteellisen pieni, myös signaalin taso GATE- *;;; linjassa voi olla pieni. Toiseksi piiri ei tarvitse mitään toimintajakson säätelyä.
• e ’ Riittää, kun GATE-linjan pulssi asetetaan riittävän pitkäksi siirtämään oleelli sesti kaiken käytettävissä olevan energian toisesta pietsoelementistä 3 ulos-30 tuloon 5.2.
• · • «
Pietsoelementtien 2, 3 synnyttämät jännitteet ovat luonteeltaan vaihtelevia, mikä johtuu pietsoelementteihin 2, 3 vaikuttavien mekaanisten voimien vaih- *1* teluista. Näiden vaihtelujen vaikutuksesta jännitteellä on useita paikallisia * 35 maksimi- ja minimiarvoja. Eri maksimiarvot eivät ole välttämättä samoja vaan 0·ί voivat poiketa toisistaan. Tästä syystä keksinnön selityksessä sana maksimi 10 117364 ei välttämättä tarkoita jännitteen yleistä tai absoluuttista maksimiarvoa vaan paikallista maksimiarvoa eli huippuarvoa, jonka jälkeen jännite alkaa laskea.
Kuvassa 4b on esitetty lähtölohkon 5 joitakin aaltomuotoja. Käyrä 408 esittää 5 kertaliipaisulohkon 4.4 synnyttämän pulssin nousevaa reunaa jossakin lii-paisukohdassa 402, 403, 404, 405 (kuva 4a). Käyrä 409 esittää linjan 5.4 jännitteen aaltomuotoa lähtölohkon 5 kokoaaltotasasuuntaimen 5.1 lähtösolmuissa, ja käyrä 410 esittää kelan L1 kautta kulkevaa virtaa.
10 Vaikka lähtölohkon 5 lähtöjännitettä rajoitetaan, tässä esimerkkisuoritus-muodossa ei rajoiteta toisesta pietsoelementistä 3 syötettävää jännitettä. Toisaalta on ehkä rajoitettava ohjaimen syöttöjännitettä, kuten esitettiin oh-jauslohkon toiminnan kuvauksessa, jotta vältetään ohjauslohkon elektroniikan, erityisesti vertailulohkon 4.2 vaurioituminen.
15
Pietsogeneraattorin kokoonpano
Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen pietsogeneraattorin käyttöön ja kokoonpanoon on useita vaihtoehtoisia mahdollisuuksia. Ensimmäinen 20 pietsoelementti 2 on koottava siten, että sen antamat mittaustiedot ovat sovellukseen tarkoituksenmukaisia, ja myös ensimmäisen 2 ja toisen 3 pietso-elementin tuottama energia on mahdollisimman suuri. Suoritusmuodossa, «»» :T: jossa pietsogeneraattori 1, joka koostuu ainakin ensimmäisestä 2 ja toisesta * 3 pietsoelementistä, asennetaan renkaan 6 sisään, pietsoelementit on asen- : 25 nettava rinnakkain renkaan 6 pyörimissuunnassa. Kuvan 1 nuolet R havain- • * * "V nollistavat pyörimissuuntaa, joka myös tarkoittaa pietsoelementtien 2, 3 jän- ;;; nityksen tai supistuksen suuntaa.
• « ♦ · ·* »
Kuvan 6 esimerkkisuoritusmuodossa pietsogeneraattori 1 on asennettu ren-30 kaan 6 sisään. Ensimmäinen 2 ja toinen 3 pietsoelementti on kiinnitetty tai * · · muutoin valmistettu samalle alustalle 7. Alusta 7 on valmistettu esimerkiksi kumista tai muusta elastisesta materiaalista, joka mahdollistaa pietsoele-menttien 2, 3 jännittymisen ja supistumisen. Alusta 7 on asennettu renkaan 6 * * " sisäpinnalle, sopivimmin renkaan kulutus-pintaan 6.1 nähden vastakkaiselle 35 pinnalle. Alusta 7 on kiinnitetty renkaaseen 6 esimerkiksi liimaamalla. Pietso- * · generaattorin 1 ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 voidaan koota vapaammin, mutta on myös mahdollista, että ohjauslohko 4 ja lähtölohkokin 5 kootaan 11 117364 samalle alustalle 7 kuin pietsoelementit 2, 3. Ohjauslohko 4 ja lähtölohko 5 voidaan koota jopa renkaan ulkopuolelle, esimerkiksi vanteeseen 9, johon rengas 6 asennetaan. On kuitenkin huomattava, että vaikka pietso-elementtien 2, 3 ja pietsogeneraattorin 1 muiden osien 4, 5 välillä kulkevat 5 virrat eivät ole kovin voimakkaita, pietsoelementtien 2,3 ja ohjauslohkon 4 ja lähtölohkon 5 välillä kulkevien johtimien pituudet tulisi pitää mahdollisimman lyhyinä tehonhäviöiden pitämiseksi mahdollisimman pieninä.
Kuvassa 7 on esitetty esimerkki ensimmäisen ja toisen pietsoelementin muo-10 dostaman jännitteen aaltomuodosta. Kuvassa 7 on esitetty renkaan 6 pyörähdyskuoria kuvan 7a aaltomuodon suhteen. Kuvan 7a viitenumerot 701-704 viittaavat renkaan 6 pyörähdyskulmaan pietsoelementtien 2, 3 sijainnin keskilinjan suhteen renkaassa. Samat viitenumerot on esitetty myös kuvassa 7b, jossa on esitetty pyörähdyskulmien ja pietsoelementtien 2, 3 vastaa-15 van jännityksen välinen suhde. Viitenumeroilla 701, 703 on merkitty maksimi-kaarevuuskohtia, viitenumerolla 702 kohtaa kosketuspinta-alassa (alassa, jossa rengas 6 ja pinta 8 koskettavat toisiaan) ja viitenumerolla 704 kohta renkaan 6 neutraalilla alueella (alueella, jossa rengas 6 ei kosketa pintaa). Renkaan 6 sivuprofiili on neutraalilla alueella yleensä pyöreä.
20
Kun rengas pyörii pinnalla 8, rengas on ajoittain kohdassa, jossa pietsoele-:***: mentit 2, 3 alkavat venyä tai supistua. Tässä kohdassa renkaan 6 se alue, M* .*:*» jossa pietsoelementit 2,3 sijaitsevat, tulee kosketukseen pinnan 8 kanssa.
Koska renkaaseen 6 kohdistuu normaalisti tietty paino, esimerkiksi sen ajo- ; ... 25 neuvon (ei esitetty) paino, johon rengas on kiinnitetty, kyseinen alue muuttaa "V muotoaan. Muutosten laajuus riippuu mm. renkaan sisäisestä ilmanpainees- ·;;; ta, renkaan kuormituksesta ja renkaan lämpötilasta. Renkaan 6 muodon • * '·· muutokset pietsoelementtien 2, 3 kohdassa aiheuttavat myös pietsoele- mentteihin 2, 3 kohdistuvia voimia, jolloin pietsoelementit 2, 3 voivat tuottaa 30 sähköenergiaa. Esimerkkisuoritusmuodossa pietsoelementteihin 2, 3 koh-O distuva voima voidaan päätellä kuvien 4a käyrien 401, 411 aaltomuodon pe- rusteella ja myös kuvan 7a aaltomuodon perusteella.
««» *:** Pietsoelementin valmistus 35 ί/.· Seuraavassa selostetaan tarkemmin esimerkkiä pietsoelementtien 2, 3 val
mistuksesta. Pietsolevy, joka on esim. hopeamusteella päällystettyä MSI
12 117364 1-1004346-0 PVDF -tyyppiä, leikataan kappaleiksi. Pietsolevyn kappaleiden venymissuunta merkitään. Pietsoelementtien 2, 3 elektrodit kytketään kappaleiden vastakkaisille puolille. Elektrodien kosketuspinnat oikosuljetaan puolelta toiselle tekemällä kalvon läpi pieniä reikiä. Pietsoelementit 2, 3 kiin-5 nitetään alustaan 7.
Pietsokytkennät
Pietsosähköiset kytkennät tehdään esimerkiksi taipuisalla metallilangalla, 10 punotulla kuparilangalla, tinalla ja sähköä johtavalla hopeamaalilla. Mekaaninen kytkentä voidaan vahvistaa lämpökutistuvalla eristeellä ja liimalla.
Mittausjärjestelmä 15 Kuvassa 5 on esitetty esimerkki järjestelmästä, jossa on nyt esillä olevan keksinnön mukainen pietsogeneraattori 1. Tässä esimerkissä järjestelmä on tarkoitettu mittaamaan renkaan 6 ilmanpainetta ja muodostamaan hälytys, jos ilmanpaine laskee tietyn kynnysarvon alapuolelle. Järjestelmään kuuluu pietsogeneraattori 1, lähetin 10, vastaanotin 11 ja analyysilohko 12. Pietso-20 generaattori 1 on kiinnitetty renkaan 6 sisäpintaan. Lähetin 10 voi myös olla asennettu renkaan 6 sisäpuolelle tai renkaan vanteeseen 9. Vastaanotin 11 s”!: on asennettu ajoneuvoon, johon rengas 6 on asennettu. Vastaanotin on kyt- ketty analyysilohkoon 12.
# : 25 Toiminnassa pietsogeneraattori 1 tuottaa mittaustietoja ja energiaa ulkoiselle * * · *“V välineelle, esimerkiksi lähettimelle 10. Tässä suoritusmuodossa ensimmäi- nen pietsoelementti 2 tuottaa mittaustietoja ja myös energiaa ohjauslohkolle • m 4. Toinen pietsoelementti 3 tuottaa energiaa lähettimelle 10 ja tarvittaessa järjestelmän muille komponenteille (ei esitetty), jotka on kytketty pietso-30 generaattoriin 1 (renkaan 6 sisäpuolelle tai vanteeseen 9). Lähtöasteen 5 ··♦ ulostulo 5.2 on kytketty lähettimeen 10 energian syöttämiseksi lähettimen 10 toimintaa varten. Kertaliipaisulohkon 4.4 ulostulo voidaan kytkeä lähettimen "··. 10 sisäänmenoon mittaustietojen eli pulssien syöttämiseksi lähettimeen 10.
• · Lähetin 10 lähettää tietoja pulsseista, esim. pulssien ajastustietoja, vastaan-35 ottimeen 11. Lähetys tapahtuu langattomasti, esimerkiksi radiosignaalien 0·! välityksellä. Vastaanotin 11 vastaanottaa tiedot ja lähettää ne edelleen ana lyysilohkoon 12. Analyysilohko 12 voi analysoida renkaan 6 olosuhteita esi- 13 117364 merkiksi pulssien ajastustietojen perusteella. Analyysilohko 12 voi käsittää taulukon tai muunlaisia tietoja käytettäväksi analysoinnissa.
Lähetin 10 ei yleensä tarvitse paristoa tai muuta energianlähdettä, kun ener-5 gia tuotetaan nyt esillä olevan keksinnön mukaan pietsogeneraattorilla 1. Näin ollen keksinnön avulla on mahdollista toteuttaa esim. RFID-tekniikkaa monilla aloilla.
Vaikka edellä kuvattiin, että pietsogeneraattori 1 käsittää kaksi pietsoele-10 menttiä 2, 3, keksintö ei rajoitu pelkästään tällaisiin toteutuksiin. Pietsogeneraattori 1 käsittää esimerkiksi vain yhden pietsoelementin, jota voidaan käyttää energian tuottamiseen ohjauslohkolle 4, lähtölohkolle 5 ja myös muille osille, joihin pietsogeneraattori 1 on kytketty. Tässä suoritusmuodossa myös lähtölohko 3 on kytketty pietsoelementtiin. Pietsogeneraattorin 1 eri 15 osien syöttöjännitteiden erottamiseksi voidaan tarvita lisäkomponentteja, kuten diodeja. On myös mahdollista, että pietsogeneraattori 1 voi käsittää enemmän kuin kaksi pietsoelementtiä.
• ·♦ • 1 • · 4»» II· m · 4 »44 4 4 4 4 • 4 4 4· 4 4 4 4·· 4 m 444 4 4444 444 4 4 4 4 444 4 4 4 4 4 4 4 • 44 ··♦ • 4 4 4 • 4 4 • 4 • 44 4 444# 44 4 4 * 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4« • 4
Claims (17)
1. Laite (1) sähköenergian tuottamiseksi käsittäen: - ensimmäisen piezoelementin (2), 5. ensimmäisen piezoelementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetun toisen piezoelementin (3), jotka piezoelementit (2, 3) on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi, jonka sähköisen energian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, - ensimmäiseen piezoelementtiin (2) kytketyn ohjauslohkon (4), joka käsit-10 tää mittausyksikön (4.1) muodostamaan mittaustietoa ensimmäisen elementin (2) muodostaman energian perusteella, ja - energiavaraston (L1) sähköisen energian varastoimiseksi, tunnettu siitä, että laite (1) käsittää lisäksi - vertailijan (4.2) mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelemen-15 tin (2) muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, ja - ohjausyksikön (4.4, V1), joka on kytketty vertailijaan (4.2) liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön (4.4, V1), joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin (3) tuottaman sähköisen energian varastointi, 20 kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu.
.·*·. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksik- .···. kö (4.4, V1) käsittää pulssigeneraattorin (4.4) pulssin muodostamiseksi kun 4 Λ * \ . huippuarvo on havaittu, jolloin ohjausyksikkö (4.4, V1) on sovitettu ohjaa- . . 25 maan energiavarastoa (L1) tallentamaan pulssin aikana toisen piezoelemen- tin (3) tuottamaan energiaa. IM * # «4 • M
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (4.4, V1) käsittää FET-transistorin (V1) toisen piezoelementin (3) tuottaman 30 energian johtamiseksi energiavarastoon (L1) pulssin aikana. • * «M
\ 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää läh- »ti 1 dön toisen piezoelementin (2) tuottaman energian syöttämiseksi laitteesta *·;·* toiseen laitteeseen (10). H 35 :\j
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen laite, tunnettu siitä, että mit taustieto on ensimmäisen elementin (2) tuottama jännite. 15 117364
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, joka käsittää kondensaattorin (C3) varastoimaan sähköistä energiaa, tunnettu siitä, että FET-transistori (V1) on järjestetty johtamaan energiavarastoon (L1) varastoitunutta energiaa muul- 5 loin kuin pulssin aikana kondensaattoriin (C3).
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1—6 mukainen laite, tunnettu siitä, että energiavarasta (L1) on kela. 10
8. Järjestelmä, joka käsittää laitteen (1) energian tuottamiseksi käsittäen: - ensimmäisen piezoelementin (2), - ensimmäisen piezoelementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetun toisen piezoelementin (3), jotka piezoelementit (2, 3) on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi, jonka sähköisen energian 15 taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan - ensimmäiseen piezoelementtiin (2) kytketyn ohjauslohkon (4), joka käsittää mittausyksikön (4.2) muodostamaan mittaustietoa ensimmäisen piezoelementin (2) muodostaman energian perusteella, ja - energiavaraston (L1) sähköisen energian varastoimiseksi, 20 tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi - vertailijan (4.2) mittaustiedon tutkimiseksi ensimmäisen piezoelemen- •>a*; tin (2) muodostaman sähköisen energian huippuarvon selvittämistä varten .·:% ja liipaisusignaalin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, * « I - ohjausyksikön (4.4, V1) joka on kytketty vertailijaan (4.2) liipaisusignaalin . 25 välittämiseksi ohjausyksikköön (4.4, V1), joka on järjestetty käynnistä- :*V mään toisen piezoelementin (2) tuottaman sähköisen energian varastointi, «·· ··« kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu. • · • · ···
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ohjausyk- *e·]* 30 sikkö (4.4, V1) käsittää pulssigeneraattorin (4.4) pulssin muodostamiseksi kun huippuarvo on havaittu, jolloin ohjausyksikkö (4.4, V1) on sovitettu oh- \e jaamaan energiavarastoa (L1) tallentamaan pulssin aikana toisen piezoele- ·::: mentin (2) tuottamaa energiaa. • · *:*·: 35
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että :*\j ohjausyksikkö (4.4, V1) käsittää FET-transistori n (V1) toisen piezoelementin (3) tuottaman energian johtamiseksi energiavarastoon (L1) pulssin aikana. 16 117364
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen jäijestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lähdön toisen piezoelementin (2) tuottaman energian syöttämiseksi laitteesta toiseen laitteeseen (10). 5
12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi lähettimen (10) mittaustiedon lähettämiseksi langattomasi, ja vastaanottimen (11) mittaustiedon vastaanottamiseksi, ja että lähtö on kytketty lähettimeen (10) energian tuottamiseksi lähettimelle (10). 10
13. Jonkin patenttivaatimuksen 8—12 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mittaustieto on ensimmäisen elementin (2) tuottama jännite.
14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, joka käsittää kondensaat-15 torin (C3) varastoimaan sähköistä energiaa, tunnettu siitä, että FET-transis- tori (V1) on järjestetty johtamaan energiavarastoon (L1) varastoitunutta energiaa kondensaattoriin (C3) muulloin kuin pulssin aikana.
14 117364
15. Jonkin patenttivaatimuksen 8—14 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, 20 että energiavarasto (L1) on kela,
16. Rengas, joka käsittää laitteen (1) energian tuottamiseksi käsittäen: 1*1 - renkaan sisäpinnan yhteyteen kiinnitetyn ensimmäisen piezoelemen- tin (2), • « • ... 25 - ensimmäisen piezoelementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetun toisen "Y piezoelementin (3), jotka piezoelementit (2, 3) on järjestetty muuntamaan mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi, jonka sähköisen energian * * *···' taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, - ensimmäiseen piezoelementtiin (2) kytketyn ohjauslohkon (4), joka käsit-30 tää mittausyksikön (4.2) muodostamaan mittaustietoa ensimmäisen pie- «·* zoelementin (2) muodostaman energian perusteella, ja - energiavaraston (L1) sähköisen energian varastoimiseksi, YI, tunnettu siitä, että rengas käsittää lisäksi • · \" - vertailijan (4.2) mittaustiedon tutkimiseksi sähköisen energian huippuar- 35 von selvittämistä varten ja liipaisusignaafin muodostamiseksi huippuarvon havaitsemisesta, 117364 F Wfpiv--- - —----- 1 17 - ohjausyksikön (4.4, V1), joka on kytketty vertailijaan (4.2) liipaisusignaalin välittämiseksi ohjausyksikköön (4.4, V1), joka on järjestetty käynnistämään toisen piezoelementin (2) tuottaman sähköisen energian varastointi, kun huippuarvo on havaittu. 5
17. Menetelmä energian tuottamiseksi, joka käsittää: - muunnetaan mekaanista energiaa sähköiseksi energiaksi ensimmäisessä piezoelementissä (2) ja ensimmäisen piezoelementin (2) kanssa samalle alustalle sijoitetussa toisessa piezoelementissä (2), jonka sähköisen 10 energian taso vaihtelee mekaanisen energian vaihteluiden mukaan, - muodostetaan mittaustietoa ensimmäisen piezoelementin (2) muodostaman energian perusteella, ja - käytetään energiavarastoa (L1) sähköisen energian varastoimiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi 15. tutkitaan mittaustietoa sähköisen energian huippuarvon selvittämistä var ten, - varastoidaan energiavarastoon (L1) toisen piezoelementin (2) tuottamaa sähköistä energiaa, ja - ohjataan energiavaraston (L1) toimintaa käynnistämään ensimmäisen 20 piezoelementin (2) tuottaman sähköisen energian varastointi, kun sähköisen energian huippuarvo on havaittu. ·«· • 4 • 4 *44 ·»· 4*4 4 4 4 4 • · I 4 4 4 4 • » I »4* I • 4 44 4 «444 • 4 4 • 4 • 4 444 4 4 4 4 4 4 4 444 4 4 4 4 · 4 # *44 • 444 4 *444 444 4 4 4 4 444 t 4 • 4 4 4 * 4 4 • »4 4 4 r ' .............. 117364 18
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20045190A FI117364B (fi) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Energiantuotantojärjestely |
| CA002567458A CA2567458A1 (en) | 2004-05-21 | 2005-05-20 | A piezoelectric generator system that includes an energy storage |
| EP05742059A EP1751844A4 (en) | 2004-05-21 | 2005-05-20 | PIEZOELECTRIC GENERATOR SYSTEM WITH ENERGY STORAGE |
| PCT/FI2005/050171 WO2005114826A1 (en) | 2004-05-21 | 2005-05-20 | A piezoelectric generator system that includes an energy storage |
| US11/596,931 US7781937B2 (en) | 2004-05-21 | 2005-05-20 | Piezoelectric generator system that includes an energy storage |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20045190 | 2004-05-21 | ||
| FI20045190A FI117364B (fi) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Energiantuotantojärjestely |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20045190A0 FI20045190A0 (fi) | 2004-05-21 |
| FI20045190A FI20045190A (fi) | 2005-11-22 |
| FI117364B true FI117364B (fi) | 2006-09-15 |
Family
ID=32338466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20045190A FI117364B (fi) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | Energiantuotantojärjestely |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7781937B2 (fi) |
| EP (1) | EP1751844A4 (fi) |
| CA (1) | CA2567458A1 (fi) |
| FI (1) | FI117364B (fi) |
| WO (1) | WO2005114826A1 (fi) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8253307B2 (en) | 2008-03-11 | 2012-08-28 | Par Technologies, Llc | Circuits for harvesting energy from piezoelectric devices |
| JP2013511257A (ja) * | 2009-11-17 | 2013-03-28 | アーバン エンバイロメント エンジニアリング コーポレーション リミテッド | 車両用発電装置 |
| DE102010018875A1 (de) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezogenerator mit verschiedenen Piezoelementen und elektronische Schaltung |
| US8269399B2 (en) * | 2010-05-13 | 2012-09-18 | General Electric Company | Systems and apparatus for harvesting energy |
| DE102010038136B4 (de) * | 2010-10-12 | 2015-12-17 | Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg | Reifenmodul und damit ausgestatteter Reifen |
| JP5800144B2 (ja) * | 2011-10-03 | 2015-10-28 | セイコーエプソン株式会社 | 発電装置、電子機器、移動手段および発電装置の制御方法 |
| JP6015917B2 (ja) * | 2011-10-03 | 2016-10-26 | セイコーエプソン株式会社 | 発電装置、電子機器及び移動手段 |
| CN104302490B (zh) * | 2012-04-11 | 2017-07-28 | 霍富霍尔斯贝克福尔斯特有限公司 | 轮胎模块以及配备了该模块的轮胎 |
| US10205084B2 (en) | 2016-03-31 | 2019-02-12 | Intel Corporation | Power harvesting |
| CN105863211A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-17 | 浙江红高梁木业有限公司 | 一种压电地板 |
| CN105863210A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-17 | 浙江红高梁木业有限公司 | 一种塑胶压电地板 |
| CN108189627A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-06-22 | 广东合微集成电路技术有限公司 | 一种自供电、自感知的轮胎传递函数传感方法 |
| JP2022047625A (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-25 | ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 | 圧電タイヤ |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4210898A (en) * | 1979-04-30 | 1980-07-01 | Gould Inc. | Low tire warning system |
| US4504761A (en) * | 1981-12-28 | 1985-03-12 | Triplett Charles G | Vehicular mounted piezoelectric generator |
| US5801475A (en) * | 1993-09-30 | 1998-09-01 | Mitsuteru Kimura | Piezo-electricity generation device |
| GB2307044A (en) | 1995-11-07 | 1997-05-14 | John Michael Jessop | Tyre mileage monitoring apparatus and method |
| US6259372B1 (en) | 1999-01-22 | 2001-07-10 | Eaton Corporation | Self-powered wireless transducer |
| US6995496B1 (en) * | 1999-06-01 | 2006-02-07 | Continuum Photonics, Inc. | Electrical power extraction from mechanical disturbances |
| US6580177B1 (en) * | 1999-06-01 | 2003-06-17 | Continuum Control Corporation | Electrical power extraction from mechanical disturbances |
| FR2802731B1 (fr) * | 1999-12-16 | 2002-01-25 | Schneider Electric Ind Sa | Dispositif autonome de commande a distance, appareil et installation electrique comportant un tel dispositif |
| ES2282255T3 (es) * | 2000-04-18 | 2007-10-16 | Pirelli Tyre S.P.A. | Generador piezo-electrico para detectores situados en el interior de neumaticos de vehiculo. |
| US6528928B1 (en) * | 2001-08-20 | 2003-03-04 | Ocean Power Technologies, Inc. | Switched resonant power conversion electronics |
| DE10150128C2 (de) | 2001-10-11 | 2003-10-02 | Enocean Gmbh | Drahtloses Sensorsystem |
| AU2002367135A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-15 | Bae Systems Plc | Sensor system |
| US7429801B2 (en) * | 2002-05-10 | 2008-09-30 | Michelin Richerche Et Technique S.A. | System and method for generating electric power from a rotating tire's mechanical energy |
| GB0222680D0 (en) * | 2002-10-01 | 2002-11-06 | Haswell Moulding Technologies | Power generation |
| DE20311429U1 (de) * | 2003-07-24 | 2003-09-25 | Beyer Wolfgang | Einrichtung zur Energiegewinnung, -speicherung und -bereitstellung an Tragebehältnissen, insbesondere Aktenkoffer, Koffer und Taschen |
| AU2003296839A1 (en) * | 2003-12-29 | 2005-08-12 | Pirelli Pneumatici S.P.A. | Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre |
| US7443083B2 (en) * | 2005-04-27 | 2008-10-28 | Drexel University | Piezoelectric powered vehicles and motors |
-
2004
- 2004-05-21 FI FI20045190A patent/FI117364B/fi not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-05-20 CA CA002567458A patent/CA2567458A1/en not_active Abandoned
- 2005-05-20 EP EP05742059A patent/EP1751844A4/en not_active Withdrawn
- 2005-05-20 US US11/596,931 patent/US7781937B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-05-20 WO PCT/FI2005/050171 patent/WO2005114826A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005114826A1 (en) | 2005-12-01 |
| FI20045190A (fi) | 2005-11-22 |
| US7781937B2 (en) | 2010-08-24 |
| CA2567458A1 (en) | 2005-12-01 |
| EP1751844A4 (en) | 2010-09-01 |
| US20090039733A1 (en) | 2009-02-12 |
| EP1751844A1 (en) | 2007-02-14 |
| FI20045190A0 (fi) | 2004-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI117364B (fi) | Energiantuotantojärjestely | |
| US7081693B2 (en) | Energy harvesting for wireless sensor operation and data transmission | |
| US8604669B2 (en) | Passive alternating current sensor | |
| US9130389B2 (en) | Apparatus for wireless power transmission using multi antenna and method for controlling the same | |
| US9620283B2 (en) | Low cost wireless (resistive) sensor based on impedance coupling/modulation using MRC | |
| CN110121826B (zh) | 无线供电装置、无线受电装置及无线电力传输*** | |
| CN103947080B (zh) | 供电装置以及供电控制方法 | |
| JP2013051857A5 (fi) | ||
| CN102437658A (zh) | 一种基于压电陶瓷的超声波无线输电装置 | |
| KR101943082B1 (ko) | 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 및 무선 전력 전송 시스템 | |
| JP2013051856A5 (fi) | ||
| US9310404B2 (en) | Power measurement system and power temperature converter | |
| US9780597B2 (en) | Vehicular electrical architecture of both wireless power and communication peripherals using MRC | |
| US9263942B2 (en) | Low-consumption and high-efficiency energy-scavenging interface, method for operating the energy-scavenging interface, and system comprising the energy-scavenging interface | |
| US11121648B2 (en) | Piezoelectric generator | |
| AU2010333395A1 (en) | Electroactive polymer generator for converting mechanical energy into electrical energy | |
| JP2012147560A (ja) | 無線電力伝送装置 | |
| Mouapi | Piezoelectric micro generator design and characterization for self-supplying industrial wireless sensor node | |
| JP6068282B2 (ja) | 無線センサ端末 | |
| KR101941631B1 (ko) | 초음파 진동 장치 | |
| US11177800B2 (en) | Power transmission device and contactless power transmission device | |
| EP3435543A1 (en) | A semiconductor device and method of measurement of physical parameters of a semiconductor device | |
| JP6478183B2 (ja) | 発電装置 | |
| US9973022B2 (en) | Non-contact type power receiving apparatus | |
| KR101186767B1 (ko) | 주파수의 자가 교정 기능을 갖는 오실레이터 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 117364 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |