회전축 압전 에너지 하베스팅 무선 센서

기계 회전축 표면 모니터링은 케이블 연결의 기술적 어려움으로 인해 무선 센서가 필수적입니다. 이러한 무선 센서는 배터리 또는 현장 에너지 생성을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 압전 재료는 회전축의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 효과적인 수단입니다. 본 연구에서는 압전 세라믹 섬유가 폴리머 매트릭스에 내장된 매크로 섬유 복합재(MFC)를 활용하여 회전축에서 에너지를 수확하는 방법을 탐구했습니다. 연구팀은 회전축 표면에 부착된 6개의 MFC 패치를 통해 무선 센서에 지속적으로 전력을 공급하기 위한 정류 시스템의 성능을 실험했습니다. LoRa 기반의 무선 센서는 송신기 모듈, 온도 센서, 마이크로컨트롤러로 구성되었습니다. 6개의 MFC 패치에서 생성된 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하기 위해 8가지 정류 회로를 테스트했습니다. 실험 결과, 3쌍의 MFC 패치를 델타 방식으로 연결하고 각 쌍의 패치를 병렬로 연결한 정류 시스템이 다른 연결 방식에 비해 가장 많은 전력을 생산하는 것으로 나타났습니다. 이 시스템은 LoRa 기반 센서에 안정적이고 지속적인 전력 공급을 가능하게 했습니다. 본 연구는 회전 기계의 표면 모니터링을 위한 자가 발전 무선 센서 시스템 개발에 중요한 기반을 제공합니다. 이는 배터리 교체 없이 장기적인 데이터 수집이 필요한 산업 분야에 특히 유용할 것입니다.