نام پژوهشگر: حسین دانشور

سیستم استخراج انرژی از حرکت دیافراگم بدن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد - دانشکده برق و الکترونیک 1392
  حسین دانشور   محمد میمندی نژاد

امروزه مدارهای الکترونیکی متنوعی هستند، که برای تأمین انرژی الکتریکی آن ها نیاز به منبع انرژی ای با طول عمر بالا داریم. استفاده از باتری بدین منظور اگرچه دارای قابلیت اطمینان بالا و پیاده سازی ساده ای می باشد؛ به دلیل طول عمر نسبتاً کوتاه آن در برخی از کاربردهای بایومدیکال با محدودیت جدی مواجه است. دیافراگم عضله ای قدرتمند است، که در زیر شش ها قرار گرفته است. در هنگام دم و بازدم این عضله 5 الی 6 سانتی متر جابجا می شود. این منبع انرژی جنبشی که در تمام مدت روز در بدن انسان فعال است، می تواند به عنوان منبع انرژی مناسبی برای تأمین انرژی الکتریکی این دسته از مدارهای الکترونیکی در حوز? بایومدیکال مورد توجه قرار گیرد. بدین منظور نیاز به طراحی سیستمی داریم، که بتواند به طرز موثری حرکت این عضله را به توان الکتریکی تبدیل کند. این سیستم بایستی شامل یک میکروژنراتور مناسب و مدارهای مورد نیاز به منظور کنترل این میکروژنراتور باشد. در این پژوهش میکروژنراتور الکترواستاتیکی مناسبی بدین منظور انتخاب شده است. با توجه به اینکه امکان شبیه سازی مدارهایی که دارای خازن متغیر می باشند در نرم افزارهای شبیه سازی pspice و hspice وجود ندارد، مدارهای کنترلی که برای این دسته از میکروژنراتورها تا کنون ارائه شده اند، عموماً به صورت کیفی توصیف شده اند. کیفی توصیف شدن این مدارها در برخی از موارد باعث عدم بررسی دقیق مشکلات پیاده سازی آن ها شده است. شرح چگونگی پیاده سازی این مدارها در نرم افزارهای شبیه سازی مذکور منجر به ارائه مدار مناسبی با اثبات کارایی آن به کمک شبیه سازی شده است. بعد از طراحی بخش های مختلف این سیستم با در اختیار داشتن فضایی با ابعاد 20nm*7cm*5cm استخراج توانی معادل 330mw از این منبع انرژی به اثبات رسیده است. همچنین خواهیم دید چنانچه توان مورد نیاز تا 80uw کاهش یابد، فضای مورد نیاز برای پیاده سازی خازن متغیر این سیستم به فضایی با ابعاد 20nm*1mm*1mm کاهش خواهد یافت.