Ayakkabıdan Elektrik Üretimi tez çalışması

T.C.

HARRAN ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

logo1

BİTİRME PROJESİ I

PİEZOELEKTRİK İLE GERİLİM ÜRETME

Zühre KORKMAZ

Merve GÜNEŞ

İbrahim Halil IŞIK

DANIŞMAN: Doç. Dr. Ali KIRÇAY

İÇİNDEKİLER

PİEZOELEKTRİK NEDİR? 1

PİEZOELEKTRİĞİN KULLANIM ALANLARI ? 2

PİEZOELEKTRİK İLE GERİLİM NASIL ÜRETİLİR? 3

ÜRETİLEN GERİLİM NE GİBİ KOLAYLIKLAR SAĞLAR?

 YAPILAN ÇALIŞMA 4

KULLANILACAK MALZEMELER 5

KULLANILACAK MALZEMELER İLE İLGİLİ BİLGİLER 6

 PİEZOELEKTRİK NEDİR?

   “Piezo” kelimesi Yunancada basınç anlamına gelmektedir. Piezoelektrik olayı 18.YY Fransız fizikçiler Jacques ve Pierre Curie tarafından keşfedilmiştir. Piezoelektrik özellik, mekanik bir enerjiyi elektriğe ya da tam tersi olan elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebilmektedir. Piezoelektrik polimerlerden ya da seramiklerden de, aynı doğrultuda uygulanan yük (basma ya da çekme) sırasında malzeme içinde ki kristal yapının her iki tarafında bulunan +q ve –q yüklerin ortaya çıkması sonucu oluşur.

Kristal yapı

 Aşağıda ki şekilde görünen gibi her adım attığımızda piezo etki gösteren madde elektrik enerjisi üretecek ve yürürken telefonumuzu ya da mp3 çalarımızı şarj edebileceğiz.

Piezo etkili ayakkabı

Kısa bir hesap yapmak gerekirse, her bir adım için 2 milliwatt enerji üretilmektedir. Eğer siz 5bin adım atarsanız (5.000×2 miliwatt= 10.000 miliwatt) yani 10 watt enerji açığa çıkacaktır. Bu da size telefonunuzu 2 saate yetecek kadar şarj edebilme imkânı sunuyor olacaktır.

PİEZOELEKTRİĞİN KULLANIM ALANLARI?

   Piezoelektrik malzemeler içinde kullanılmakta olan çoğunlukla kurşun-zirkonyum-titanyum (PZT) seramiktir. Piezoelektrik etki yaratmak için en önemli olan simetri merkezi olmayan kristaller kullanmaktır.

Kullanılan başlıca malzemeler:

  • Kuartz (SiO2)
  • Turmalin
  • Baryum Titanat (BaTiO3)
  • Çinko Oksit (ZnO)
  • PVDF (Poli-vinilidin-klorür)

 Aşağıda basit bir piezoelektrik etkinin  çalışma prensibi görülmektedir.

Piezoelektrik çalışma prensibi

Günlük Hayatımızda Piezoelektrik

Belki de en çok kullandığımız eşya çakmaktır, ama çoğu kişi çakmaklarda Piezoelektrik ile gazın ateşlendiğinin farkında bile değildir.

Piezoelektrik çakmak

Mikrofonlarda da piezo etkiden yararlanmaktayız. Sesin tabii oluşturduğu ses dalgalarından gelen basınçla piezo malzeme sinyal üretip, bu sinyaller yükseltilerek hoparlörlere ulaşır. Aşağıdaki şekilde görülen bir mikrofon transdüseri olup beyaz renkte olan piezo kristalidir.

Mikrofonlarda da piezo

Otomotiv Endüstrisinde

 Airbag sensörleri, hava akışı sensörleri, alarmlar, yakıt püskürtücüleri, emniyet kemeri uyarıcıları, park sensörleri

Bilgisayarlar

Disk sürücüleri, mürekkep püskürtmeli yazıcılar

Medikal Sistemler

Tek kullanımlık hasta monitörleri, ultrasonik görüntüleme

Askeri Sistemler

Derinlik algılayıcılar, güdüm sistemleri, hidrofon, sonar sistemler

Tüketici Elektroniği

Mücevher temzileyiciler, müzik entrümanları, nemlendiriciler

Gibi piezoelektrik etkinin kullanım alanları listelenmiştir. Bunlar dışında birçok alanda da piezoelektrik etkinin kullanım alanlarını görmek mümkündür.

PİEZOELEKTRİK İLE GERİLİM NASIL ÜRETİLİR?

  Piezoelektrik basınç oluşturulduğunda elektrik üreten yarı iletken bir malzemedir. Son yıllarda yarı iletken teknolojisi ile birçok icat yapıldı, piezoelektrik malzemesi de bunlardan birisidir. Burada basıncın devamlı değişken olması gerekmektedir. Yani sadece basılı tuttuğumuzda bir kerelik enerji üretimi olur bunu sürekli hale getirmek için devamlı basıp çekmemiz gerekiyor.

Böyle bir malzemeyi kullanabileceğimiz en iyi yer ayakkabımız gibi görünüyor. Kuracağımız ufak bir devre ile günlük koşumuzu yaparken de aynı zamanda cep telefonumuzu şarj edebiliriz.

ÜRETİLEN GERİLİM NE GİBİ KOLAYLIKLAR SAĞLAR?

Piezoelektrik etki ile üreteceğimiz gerilim daha çok; elektrik olmayan yerlerde bulunduğumuz zaman telefonlarımızı şarj etmemizde kullanabileceğimiz en ideal icatlardan biridir.

YAPILACAK OLAN ÇALIŞMA?

Piezoelektrik ile üretilecek olan gerilimin ayakkabı tabanına yerleştirilmesiyle telefon ya da powerbank gibi taşınılabilir olan elektronik cihazların şarj edilebilirliğini gözlemlemek.

KULLANILACAK MALZEMELER

* Piezo element x 3

* Powerbank

* 1N4007 Diyot x 4

* 5 Volt DC-DC Çevirici

* Ayakkabı x 1

KULLANILACAK MALZEMELER İLE İLGİLİ BİLGİLER

  • Piezo element nedir?

Piezoelektrik özelliği, bazı malzemelere uygulanan mekanik basınç sonucunda, malzemenin elektrik alan ya da elektrik potansiyel değiştirme yeteneğidir. Bu etki, malzemenin içindeki polarizasyon yoğunluğundaki değişmeyle doğrudan alakalıdır.

  • Diyot nedir?

Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. Direncin küçük olduğu yöne “doğru yön” veya “iletim yönü”, büyük olduğu yöne “ters yön” veya “tıkama yönü” denir.

  •  Volt DC-DC Çevirici

DC-DC dönüştürücüler endüstriyel uygulamalarda ve kişisel uygulamalarda sıkça kullanılan bir devre tipidir. Kullanım ihtiyacımıza göre akım ve gerilim oranları ile oynayarak devremizi ihtiyacımıza uygun bir hale getirmemizi sağlar.

  • Powerbank
  • Ayakkabı

   ALTERNATİF UYGULAMA

  • VOLTAGE AMPLİFİER
  • OPAMP
  • DEPOLANABİLİR PİL

Categories:   Projeler

Comments

  • Posted: Ocak 30, 2019 16:16

    Can

    Müthiş bir proje! Önce yanlış mı okuyorum dedim, ardından projenin detayını okuyunca takdir ettim. Tebrik ediyorum. Bu mantıkla günlük hayatta sokakta çalışanlarda bu projeyi uygularsanız çok büyük etkiler yaratılabilir. Tabi ne kadar bir sermayeye ihtiyaç olacağı kısmına hakim değilim.
  • Posted: Şubat 3, 2019 11:21

    Halil

    bu gerçekten çok güzel bir fikir hayata gerçekleştiğinde çok güzel kullanım alanları doğabilir. Az üretim olsa bile atıyorum kamp alanlarında bile kullanılabilir veya zor zamanlarda vs. Powerbank şeklindede depolayıp kullanılması daha güzel bir olay. Piezoelektriği ilk kez duyuyorum fakat oldukça dikkatimi çekti diyebilirim.
  • Posted: Şubat 5, 2019 19:32

    Murat

    Ayakkabıdan Elektrik Üretmek gerçekten çok mantıklı, İsimini daha önce duymamış olsam da Piezoelektrik tekniği ile elektrik üretilebileceğiz an çok hereksin aklına geliyordur diye düşünüyorum. Sonuç itibariyle genelde parmak uçlarından ziyade ayak topuğumuzu kaldırırız ve vücut ağırlığımız bile birlikte topuğumuzu basarız. Böylece Piezoelektrik için de yeterli basınç oluşur. Ancak bu bir ayakkabı için küçük ve düşük bir basınç olacağında elde tutulur bir enerji üretmek mümkün olmayacaktır.