Pembangunan penuai tenaga getar menggunakan membrane pdms untuk penjana kuasa elektromagnetik

Abstract

Penjanaan kuasa pada masa depan boleh dimanfaatkan melalui penuaian tenaga terbuang sebagai sumber alternatif. Salah satu sumber tersebut ialah tenaga getaran, yang memanfaatkan tenaga terbuang daripada persekitaran seperti getaran mesin, bangunan, saluran paip, mahupun denyutan jantung manusia. Sistem penuaian tenaga ini berpotensi membekalkan kuasa kepada peranti elektronik berkuasa rendah seperti nod sensor dan peranti bioperubatan terimplan. Penjanaan tenaga elektrik berasaskan aruhan elektromagnet merupakan kaedah yang mendapat perhatian meluas dalam industri kerana kematangan teknologi, ketiadaan sentuhan mekanikal, serta keupayaan menjana tenaga elektrik berkuasa tinggi pada kos rendah. Namun, kajian terdahulu menunjukkan nilai keluaran hanya mencapai voltan rendah dalam julat beberapa ratus milivolt (mV) pada frekuensi 40–80 Hz. Kebanyakan penyelidikan juga tertumpu pada getaran frekuensi tinggi (sehingga 200 Hz), menjadikannya kurang sesuai untuk aplikasi bioperubatan. Selain itu, reka bentuk membran sedia ada hanya membenarkan pergerakan pada satu paksi (Z-aksi, iaitu menegak), menyebabkan aruhan magnet tidak optimum. Objektif kajian ini ialah mereka bentuk membran planar menggunakan polydimethylsiloxane (PDMS) berstruktur lengan rata bagi menangkap tenaga getaran dan mengaruh daya elektromagnet dalam gegelung. Peranti penuaian tenaga getaran yang dibangunkan terdiri daripada membran PDMS boleh gerak dilengkapi magnet kekal sebagai sumber medan magnet dan gegelung elektromagnet statik sebagai penjana arus serta voltan. Dengan saiz membran 40 mm × 40 mm yang direka menggunakan empat (4) lengan rata yang berfungsi untuk penghantaran getaran optimum dengan pergerakan tiga (3) paksi (X, Y, dan Z), serta susunan dua gegelung dan dua magnet yang diletakkan di atas dan bawah membran, peranti ini beroperasi secara optimum pada frekuensi 40 Hz dengan menjana voltan keluaran 0.989 V. Hasil kajian membuktikan bahawa prototaip penjana getaran elektromagnet mampu beroperasi pada frekuensi rendah dengan kecekapan tinggi. Penyelidikan ini menyumbang ke arah pembangunan sistem penuaian tenaga getaran untuk bekalan elektrik mampan, terutamanya di kawasan terpencil.