Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός τριβοηλεκτρικής γεννήτριας πολλαπλών στρώσεων για την αυτονόμηση ασύρματης διάταξης αισθητήρα

Σιάρακα, Αντιγόνη; Siaraka, Antigoni

dc.contributor.author	Σιάρακα, Αντιγόνη	el
dc.contributor.author	Siaraka, Antigoni	en
dc.date.accessioned	2020-01-17T09:22:57Z
dc.date.available	2020-01-17T09:22:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49661
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17359
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Τριβοηλεκτρικές γεννήτριες	el
dc.subject	Συλλογή ενέργειας	el
dc.subject	Νανογεννήτριες	el
dc.subject	Αυτόνομα συστήματα ενέργειας	el
dc.subject	Ανόρθωση πλήρους κύματος	el
dc.subject	Triboelectric generator	en
dc.subject	Harvesting energy	en
dc.subject	Full bridge rectifier	en
dc.subject	Autonomous systems	en
dc.subject	Nanogenerators	el
dc.title	Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός τριβοηλεκτρικής γεννήτριας πολλαπλών στρώσεων για την αυτονόμηση ασύρματης διάταξης αισθητήρα	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-06-25
heal.abstract	Η ραγδαία εξέλιξη στα σύστημα ελέγχου και μετάδοσης δεδομένων, η σμίκρυνση των ηλεκτρονικών και η μεταπήδηση τελικά στην ενεργειακή αυτονόμηση διατάξεων προκάλεσε την ανάπτυξη συστημάτων συλλογής ενέργειας χρησιμοποιώντας φυσικές μορφές ενέργειας από το περιβάλλον. Μία σχετικά νέα μέθοδος συλλογής μηχανικής ενέργειας, με ευρύ ερευνητικό ενδιαφέρον είναι οι τριβοηλεκτρικές γεννήτριες, οι οποίες εκμεταλλεύονται το τριβοηλεκτρικό φαινόμενο. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, αρχικά μελετήθηκαν τέσσερις τριβοηλεκτρικές νανογεννήτριες, στις οποίες εφαρμόστηκαν δύο βασικοί τρόποι λειτουργίας, η λειτουργία κάθετης επαφής - διαχωρισμού και η πλευρική συρόμενη λειτουργία. Πραγματοποιήθηκε ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των τεσσάρων τριβογεννητριών και με τη χρήση ενδιάμεσου κυκλώματος φόρτισης (τετραπλασιαστής ανόρθωσης) αναλύθηκε η ενέργεια που συσσωρεύεται σε ένα στοιχείο αποθήκευσης σε σχέση με το χρόνο. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκε μία τριβογεννήτρια πολλαπλών στρώσεων με απλά υλικά, η οποία αποτελείται από δύο βασικές τριβοηλεκτρικές επιφάνειες (χαρτί – Kapton®). Πραγματοποιήθηκε ανάλυση για το σχεδιασμό της σειράς δόμησης των επιφανειών και για τη σύνδεση των ηλεκτροδίων των επιφανειών, επιλέγοντας τη διάταξη με τη βέλτιστη απόδοση. Η επικρατέστερη τριβογεννήτρια πολλαπλών στρώσεων συνδέθηκε με μία ενδιάμεση βαθμίδα ανόρθωσης και ένα πυκνωτή αποθήκευσης. Τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από την ανάλυση της ηλεκτρικής συμπεριφοράς των τριβογεννητριών συγκρίθηκαν μεταξύ τους. Παρατηρήθηκε σημαντική διαφοροποίηση του σήματος εξόδου ανάλογα τις διαστάσεις και τον τρόπο λειτουργίας των τριβογεννητριών. Τέλος, υλοποιήθηκε ένα αυτόνομο σύστημα συλλογής ενέργειας τροφοδότησης ασύρματου αισθητήρα. Για την επίτευξη της λειτουργίας της διάταξης πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της ενδιάμεσης βαθμίδας που αποτελείται από ένα ανορθωτή πλήρους κύματος και ένα πυκνωτή αποθήκευσης. Μελετήθηκε η ενέργεια που συσσωρεύεται κατά τη φόρτιση ενός πυκνωτή σε σχέση με τη χωρητικότητα του πυκνωτή και το χρόνου φόρτισης, έχοντας ως βασικό στόχο την επίτευξη της τροφοδότησης και της μετάδοσης των δεδομένων του ασύρματου αισθητήρα.	el
heal.abstract	Rapid evolution in control systems and data transfer, diminution of electronics and ultimately movement into energy autonomous systems, provoked the development of systems that scavenging energy from the ambient. A relatively new method of harvesting mechanical energy, with a broad research interest, is the one of triboelectric generators, based on the triboelectric effect. In this research, a multilayered triboelectric generator (M-TENG) is developed and compared with single triboelectric generators. At first, four single triboelectric nanogenerators were electrically characterized, applying in two different operating modes, vertical contact – separation and the lateral sliding mode. Then, using a voltage multiplier circuit (quadrupler) a storage capacitor was charged. A multilayered tribogenerator was fabricated with simple materials, specifically constituted from two main triboelectric surfaces (paper - Kapton®). Stacking analysis of the surfaces structure and of the electrodes’ electrical connection was carried out. Furthermore, the maximum output power of the M-TEGs was evaluated as a function of the external variable load and the triboelectric generator with the optimal performance was chosen. The predominant M-TEG charged a storage capacitor using a full wave rectifier. The corresponding results of the electrical analysis indicates a significant differentiation on the output voltage, depending on the dimensions and the applying operating mode. Finally, the M-TEG has also demonstrated to power a commercial wireless sensor for sending the real-time temperature information to a receiver and displaying on a monitor.	en
heal.advisorName	Τσάμης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	85 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true