Подсистема автоматизированного проектирования пьезоэлектрических преобразователей энергии для малопотребляющих электронных средств

• Автор: Осин, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 154 с. : ил.

1.1 Анализ конструкций пьезоэлектрических преобразователей

1.1.1 Обзор ПЭПМЭ для установки на различных подвижных объектах

1.1.2 Особенности материалов пьезоэлектрических преобразователей.

1.2 Математические модели, применяемые при проектирование пьезоэлектрических преобразователей энергии.
1.2.1 Аналитические модели применяемые для расчете конструкции пьезоэлектрического преобразователя.

1.2.2 Расчет конструкции ПЭПМЭ на основе численных методов

1.3 Обзор существующих методов проектирования ПЭПМЭ.

1.4 Постановка задач диссертационной работы.

Глава 2. Математическое обеспечение проектирования ПЭПМЭ

2.1 Математическая модель преобразователя энергии удара

2.2 Математическая модель преобразователя гармонической вибрации.

2.3 Математическая модель преобразователя случайной вибрации.
2.4 Математическая модель топологии электродов.
2.5 Выводы по второй главе.
Глава 3. Методика автоматизированного проектирования ПЭПМЭ
3.1 Разработка структуры подсистемы и методики автоматизированного проектирования пьезоэлектрических преобразователей энергии для малопотребляющих элекгронных средств
3.2 Разработка алгоритма автоматизированного проектирования ПЭПМЭ
3.2.1 Разработка алгоритма автоматизированного проектирования ПЭПМЭ для ударных воздействий
3.2.2 Разработка алгоритма автоматизированного проектирования ПЭПМЭ для воздействий гармонической вибрации.
3.2.3 Разработка алгоритма автоматизированного проектирования ПЭПМЭ для воздействия случайной вибрации.
3.3 Выводы по третьей главе.
Глава 4. Экспериментальные исследования и результаты апрбации подсистемы автоматизированного проектирования ПЭПМЭ
4.1 Методика проведения сравнительного анализа.
4.2 Системные требования разработанной подсистемы автоматизированного проектирования ПЭПМЭ.
4.3 Верификация и исследование результатов работы подсистемы автоматизированного проектирования ПЭПМЭ.
4.4 Исследование моделирования топологии электродов пьезоэлектрических преобразователей энергии для малопотребляющих электронных средств.
4.5 Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Список литературы


Разработанная подсистема САПР, алгоритмы и ММ использованы вНИР Исследование специализированных приборов для индикации высокого уровня вибраций, в рамках ФЦП Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на годы, а также внедрены в проектноконструкторскую деятельность ЗАО НПО Измерительные системы в г. Коврове. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на технических советах научнотехнического центра ОАО Завод Автоприбор, на семинарах кафедры Конструирование и технология радиоэлектронных средств, Физика и прикладная математика, Вычислительная техника Владимирского государственного университета, на международном симпозиуме Надежность и качество, на международных научнопрактических конференциях Моделирование. Теория, методы и средства и Наука и современность , получены грамота и диплом за проект Подсветка дорожных знаков с использованием альтернативного источника питания на Всероссийской выставке инновационных проектов, проект получил рекомендательное письмо от депутата Государственной Думы РФ М. Н.Мищенко для дальнейшего внедрения. Публикации по работе. Материалы по теме диссертации опубликованы в работах, одна из которых входит в перечень изданий, рекомендуемых ВАК. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные направления исследований, приведены краткие аннотации глав диссертации. V ч . ПЭПМЭ, проводится анализ существующих видов конструкций ПЭПМЭ, проводится анализ пьезоэлектрических материалов. Во второй главе представлены математические модели ПЭПМЭ при ударном воздействии, гармонической вибрации, случайной вибрации. В третьей главе на основании разработанных математических моделей разрабатываются блоксхемы автоматизированного проектирования пьезоэлектрического преобразователя энергии. В четвертой главе производится сравнение разработанной системы с АпБуБ. ГЛАВА 1. В данной главе проводится анализ конструкций ПЭПМЭ, дается обзор существующих научных работ по этой теме. Также проводится анализ материалов подходящей для реализации ПЭПМЭ, рассматриваются методы и средства автоматизированного проектирования ПЭПМЭ. На основе проведенного анализа определяется цель и задачи, подлежащие разработке в диссертационной работе. Одной из тенденций развития приборостроения является снижение потребляемой мощности мобильными приборами. Снижение потребления настолько существенное, что позволяет использовать в качестве элементов питания альтернативные источники питания, например пьезоэлектрические генераторы, работающие в качестве преобразователей механических воздействий в электрическую энергию. В таблице 1 представлены примеры разработок ПЭПМЭ. Часть разработок внедрена производится, некоторые разработки существуют в качестве прототипов6,7,. Модуль питания ii i Зарядка маломощных устройств габариты5ммх мм х 1. Рюкзак с генератором прототип Мичиганский технологическ ий университет Зарядка фонариков, радиостанций или мобильных телефонов, портативных компьютеров и т. Беспроводно й выключател ь Кодированная передача данных, ПЭПМЭ объединен с магнитоэлектрическ им генератором передача пакета данных по протокол у 8 МГц, мВт. ПЭПМЭ целесообразно использовать для малопотребляющих электронных средств, работающих в импульсном режиме, большую часть времени находящихся в состоянии , когда происходит минимальное потребление электрической энергией устройством. На рисунке 1. Рисунок 1. Из рисунка 1. Вт обладают электронные устройства, работающие по стандартам I и i . Устройства, работающие по этим стандартам соответствуют вырабатываемой мощности ПЭПМЭ, которые представлены в таблице 1. ПЭПМЭ должен находиться на источнике механических воздействий, либо расположен рядом с ними, поэтому транспортные средства являются наиболее рациональными объектами для установки ПЭПМЭ, так как являются источниками механических воздействий ударов, гармонических и случайных вибраций. В данной работе рассматриваются ПЭГ1МЭ в зависимости от условий эксплуатации. ПЭПМЭ, устанавливаемые под дорогой, по которой двигается транспорт. Значения спектральной плоскости ускорения различных транспортных средств показаны на рисунке 1.