Testování piezoelektrických modulů pro napájení biomedicínských aplikací

Abstract

Práce se zabývá piezoelektrickými generátory energie s důrazem na jejich využití v medicíně. Komerčně dostupné piezoelektrické moduly jsou testovány jako jednoduché napájecí zdroje využívající mechanické deformace z vibrací. V teoretické části je popsán význam energy harvesting v dnešní době, zejména s využitím piezoelektrického jevu, který je detailně objasněn. Dále jsou vysvětleny významné fyzikální pojmy spojené s piezoelektrickým jevem. Také jsou uvedeny základní druhy piezoelektrických materiálů, které se využívají a aplikace piezoelektrických generátorů v posledních letech v medicíně. V experimentální části je popsána vybraná řada komerčně dostupných piezoelektrických modulů. Experimentální část se zabývá návrhem a sestavením měřicího pracoviště pro testování piezogenerátorů s vetknutým nosníkem. Elektrické veličiny získané měřením piezonosníku jsou výstupní napětí (naprázdno a s odporovou zátěží) v závislosti na frekvenci, amplitudě a hmotnosti zátěží. Změřené elektrické veličiny jsou společně s vypočteným výstupním proudem a výkonem vykresleny pomocí rozhraní MATLAB. Na závěr jsou shrnuty dosažené výsledky.Bachelor thesis focuses on piezoelectric energy generators with emphasis on their use in medicine. Commercially available piezoelectric modules are tested as simple power supplies using mechanical deformation vibration. The theoretical part describes the importance of energy harvesting at the present time, especially using the piezoelectric effect, which is explained in detail. Furthermore, important physical concepts associated with the piezoelectric effect are explained. There are also presented the basic types of piezoelectric materials and applications of piezoelectric generators in recent years in medicine. The experimental part describes a selected series of commercially available piezoelectric modules. The experimental part focuses on the design and assembly of a measuring station for testing piezo generators with an embedded beam. The electrical quantities obtained by measuring the piezo bearing are the output voltages (no-load and with a resistive load) depending on the frequency, amplitude, and weight of the load. Measured quantities, calculated output current and power are plotted by MATLAB interface. The acquired results are summarized at the end.