Enhancement of piezoelectric vibration energy harvester output power level for powering of wireless sensor node in large rotary machine diagnostic system

摘要

The paper presents results of studies on piezoelectric generators, in which energy of mechanical vibrations is harvested and converted to electric energy. These piezoelectric generators were proposed, as an alternative to a battery-based solution, for powering of sensor nodes in condition monitoring systems of large rotary machines such as turbogenerators in power plants. Since a performance of three prototype bending-beam piezogenerators turned out to be unsatisfactory when tested in real conditions on a turbogenerator, Synchronized Switch Harvesting on Inductor technique has been studied as a solution for an enhancement of generated power levels. A test interface circuit is described. The obtained laboratory results confirm possible usefulness of the technique and are a basis for a future work on power-processing blocks operating with piezoelectric generators.%Artyku? przedstawia wyniki badań nad generatorami piezoelektrycznymi, w których energia drgań mechanicznych jest odzyskiwana i przekszta?cana w energi? elektryczn?. Zastosowanie tych generatorów zosta?o zaproponowane, jako alternatyw? dla rozwi?zania opartego o ogniwa elektryczne, do zasilania w?z?ów pomiarowych w systemie do monitoringu stanu technicznego du?ych maszyn wirnikowych, takich jak turbogeneratory w elektrowniach. Ze wzgl?du na to, ?e dzia?anie trzech prototypowych generatorów okaza?o si? nie-zadawlaj?ce w warunkach rzeczywistych na turbogeneratorze, technika synchronicznego prze??czania ?adunku elektrycznego do cewki zosta?a zbadana jako rozwi?zanie maj?ce na celu zwi?kszenie generowanych mocy. U?yty uk?ad testowy zosta? opisany. Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych potwierdzaj? potencjaln? u?yteczno?? tej techniki i stanowi? podstaw? do dalszych prac nad uk?adami przetwarzania energii elektrycznej wspo?pracuj?cymi z generatorami piezoelektrycznymi.