Gerador de energia piezolétrico

Abstract

A busca por novas fontes de energia para completar ou substituir as usuais, têm despertado interesse nas áreas de pesquisas. O material piezoelétrico é uma fonte alternativa de energia elétrica que pode ser utilizada para aplicações com baixa potência de consumo. Este material possui a capacidade de transformar energia mecânica vibratória em energia elétrica, sendo um dos meios de suprir esta necessidade. Existem muitas formas de se obter energia mecânica vibratória que pode servir de motivação para o estudo sobre os materiais que as utilizam, como por exemplo, a vibração gerada pelos automóveis nas ruas, o caminhar das pessoas, o movimento nas pistas de dança, o deslocamento das montanhas, as ondas vibratórias geradas pelos sons entre outras. Este trabalho tem por objetivo conceber e construir um protótipo de gerador piezoelétrico e validar a extração e conversão de energia mecânica vibratória em energia elétrica, por meio de um regime de vibrações em diferentes frequências e amplitudes, para aplicações em dispositivos que possam se alimentar desta energia gerada. Ao observar a necessidade em se ter uma fonte de energia independente para alimentar sistemas de alarme de antifurto automotivos, surgiu a motivação para a realização do trabalho, estudando novas fontes de energia diferentes das utilizadas atualmente. O trabalho será dividido em duas etapas, a primeira etapa do trabalho consiste em realizar um levantamento teórico sobre o piezoelétrico. A segunda parte descreve os circuitos que realizaram a extração de energia elétrica, assim como uma análise quantitativa e qualitativa dos dados extraídos em bancada e de softwares simuladores a respeito do protótipo construído. Um destes circuitos é responsável por realizar o acionamento do eletroímã, produzindo assim, as variações na vibração mecânica para analisar o comportamento do transdutor piezoelétrico nestas condições. O gerador piezoelétrico foi testado em bancada, com vibrações mecânicas senoidais e pulsadas em frequências variadas, produzidas por um eletroímã com um circuito de controle chaveado de corrente e modulação PWM. Os resultados foram obtidos em uma faixa de frequência que não ultrapassou 370Hz, obtendo uma frequência de ressonância em 210 Hz para o regime senoidal. Com os resultados e observando o funcionamento do material piezoelétrico, foi possível verificar que o mesmo tem uma sensibilidade grande, e que conforme estivesse posicionado ou estimulado, alterações consideráveis surgiam na energia elétrica final gerada. Por isso é importante ressaltar que o seu funcionamento é dependente de vários fatores, físicos e ambientais, onde o seu posicionamento influencia no resultado final. Desta forma, procurou-se manter a posição inicial do protótipo para que esta variação não fosse tão considerável.