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Piezowandler
Der piezoelektrische Effekt verursacht an einem Piezoelement eine Ladungsverschiebung bei
mechanischer Verformung. Diese Ladung kann im Idealfall zyklisch erzeugt werden und als
annähernd gleichbleibender Strom abgegriffen werden. In einigen Anwendungen ist es jedoch bereits
ausreichend, die Ladung einer einzelnen Verformung anzugreifen und zur Versorgung eines
Sensormoduls zu verwenden, beispielsweise um das Schaltsignal eines manuell betätigten
Schalters zu versenden.
Die Schwankungen in Druckluftzuleitungen lassen sich ebenfalls zur Energiewandlung nutzen.
Der im EnAS-Projekt entwickelte Energiewandler besteht in diesem Fall aus zwei Membranen,
die mit Piezomatarial
beschichtet sind und sich unter dem Einfluss von Druckluft verformen.
Die Verformung führt im Piezomaterial zur Ladungsverschiebung und hohen elektrischen
Spannungen.
Ein geeigneter Spannungswandler ist erforderlich, um die Spannung zu reduzieren und die
Ladungen zu speichern.
Die Energiemengen sind von der Stärke und Häufigkeit der Druckschwankungen abhängig
und in der Regel relativ klein.
Montiert in den Zuleitungen zu den Zylinderkolben des
Demonstrators, reichen die Energiemengen für den Betrieb der Sensorik aus,
beispielsweise um den Druck an der Saugdüse mit einem Drucksensor
zu überwachen.
In diesem Energiewandler tritt keine Druckluft aus, es gibt keinen Energieverlust
in Stillstandszeiten.
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In einigen pneumatischen Anlagen entsteht an bestimmten Komponenten eine konstante Luftströmung,
beispielsweise beim Betreiben einer Saugdüse. Diese fluidische Energie kann im Idealfall
beinahe Rückwirkungslos zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Versorgung eines
Sensormoduls genutzt werden.
Eine relativ einfache Variante der Wandlung dieser Strömungsenergie besteht in der Verwendung
eines Piezobiegers, der innerhalb der Luftströmung in Vibration versetzt wird - ähnlich
wie im Kamm einer Mundharmonika. Jede Verbiegung verursacht im Piezoelement eine Ladungsverschiebung,
die in Form von elektrischer Energie an den Anschlüssen des Biegers abgegriffen werden kann.
Die erzeugte elektrische Energie ist ausreichend, um einen Saugdrucksensor an der Saugdüse
mit Energie zu versorgen und so den Greifvorgang zu überwachen.
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