طالب دكتوراه في جامعة ليمريك يدرس الاهتزازات الصناعية لتزويد مستشعرات إنترنت الأشياء بالطاقة

أخبار ar.wedoany.com، يبحث إبنو توفان، طالب الدكتوراه في جامعة ليمريك (UL)، في كيفية استخدام الاهتزازات الناتجة عن المعدات الصناعية لتزويد مستشعرات إنترنت الأشياء بالطاقة، بهدف تقليل هدر البطاريات والاعتماد على شبكة الكهرباء. يستمد هذا البحث إلهامه جزئياً من تساؤلات طفولته حول فترة البناء الطويلة لجسر سورامادو، أطول جسر في إندونيسيا.

عندما درس توفان الفيزياء الهندسية في معهد تكنولوجيا سيبولوه نومبر، شرح له المحاضرون المبادئ الفيزيائية وراء اهتزازات الجسور من خلال تحليل حالة انهيار جسر تاكوما الشهير بسبب الرنين، مما زاد من شغفه بدراسة الاهتزازات. بعد حصوله على درجة البكالوريوس، عمل كمهندس منتجات وتطوير في إحدى شركات تصنيع المضخات في إندونيسيا، وركز على استخدام إشارات الاهتزاز لمراقبة صحة الآلات وتقليل الحركة الهيكلية المفرطة من خلال التحكم في الاهتزاز.

بعد عدة سنوات، حصل توفان على فرصة لدراسة الدكتوراه في جامعة ليمريك في مجال حصاد طاقة الاهتزاز. الهدف الجديد لهذا التوجه ليس تقليل الاهتزازات المزعجة، بل جمع الاهتزازات المهدرة من بيئة الآلات وتحويلها إلى طاقة كهربائية، لتزويد مستشعرات إنترنت الأشياء في تطبيقات الثورة الصناعية الرابعة بالطاقة بشكل مستدام. يركز بحث الدكتوراه الخاص به على تطوير نوع جديد من حاصدات الطاقة الكهرضغطية ذات النطاق العريض (PVEH)، لتزويد مستشعرات الصيانة الوقائية وتحسين الأداء بالطاقة.

يشرح توفان أن القطاع الصناعي يعتمد حالياً على البطاريات أو شبكة الكهرباء لتزويد مستشعرات المراقبة بالطاقة، وهو أمر مكلف وغير مستدام في المناطق النائية. جهاز PVEH الذي يطوره يمكنه جمع الاهتزازات البيئية من الآلة نفسها، مما يحقق تشغيلاً بدون بطارية. تكمن قيمة هذه التقنية في تقليل التلوث بالمعادن الثقيلة الناتج عن إنتاج البطاريات والتخلص منها، بالإضافة إلى تجنب التكاليف الباهظة لمد شبكات الكهرباء لآلاف المستشعرات عن بُعد.

يستخدم توفان تشبيه "ظاهرة الرقص" لشرح مبدأ الرنين في بحثه. يشبه الهيكل بشخص، ومصدر الاهتزاز الخارجي بالموسيقى. عندما يتطابق تردد الاهتزاز الخارجي مع التردد الطبيعي للهيكل، يبدأ الهيكل في "الرقص" مثل شخص يسمع موسيقاه المفضلة، ويمكن أن يؤدي هذا الرنين إلى إنتاج طاقة عالية. في بحثه، يحتاج إلى تصميم الحاصدة بحيث يكون ترددها الطبيعي مشابهاً لتردد تشغيل الآلة، وبالتالي الحصول على طاقة كهربائية من "رقصة" الآلة لتزويد مستشعرات إنترنت الأشياء بالطاقة.

يعتقد توفان أن تقنية حصاد طاقة الاهتزاز (VEH) ستلعب دوراً مهماً في الثورة الصناعية الرابعة في المستقبل. لن يحتاج مهندسو الصيانة بعد الآن إلى مراقبة الآلات يدوياً أو استبدال بطاريات المستشعرات؛ وفي قطاع السكك الحديدية، يمكن للاهتزازات الناتجة عن القطارات المارة أن تزود مستشعرات إنترنت الأشياء التي تراقب حالة السكك الحديدية بالطاقة، مما يمنع انقطاع السفر. ومع ذلك، يشير إلى أن تقنية VEH حالياً لا تستطيع استبدال البطاريات بالكامل في الأجهزة الصغيرة مثل الساعات الذكية، لأن تحقيق الرنين منخفض التردد ضمن حجم صغير لا يزال تحدياً يتطلب حلاً. يخطط توفان للبقاء في الأوساط الأكاديمية بعد إكمال درجة الدكتوراه، لمواصلة التدريس والبحث المتعلق بالاهتزازات.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com