حصاد الطاقة الصوتية باستخدام محركات البيزو الخطية: النمذجة، التحقق، وتحليل الأداء
DOI:
https://doi.org/10.51984/6nqsn170الكلمات المفتاحية:
إنترنت الأشياء، توأم رقم، حصاد الطاقة الصوتية، ضوضاء عشوائية، ماتلاب/سيمولينك، محرك خطي كهروضغطيالملخص
يُشكّل الضجيج الصوتي المحيط مصدرًا هائلًا غير مُستغلّ لتشغيل الأجهزة الإلكترونية منخفضة الطاقة، إلا أن استغلاله بفعالية لا يزال يُمثّل تحديًا تقنيًا. يستكشف هذا البحث تطبيقًا جديدًا للمحركات الخطية الكهروإجهادية التي تعمل في الوضع العكسي لتحويل الموجات الصوتية البيئية إلى كهرباء عبر التأثير الكهروإجهادي العكسي. وبينما تتوافق كفاءة تحويل الطاقة المطلقة (0.42%) مع الدراسات السابقة، يُقدّم هذا العمل ابتكارًا هيكليًا هامًا: الاستفادة من استجابة التردد واسعة النطاق للمحركات الخطية الكهروإجهادية للتغلب على قيود النطاق الترددي الضيق للتصاميم التقليدية ذات الناتئ. الهدف الرئيسي هو تطوير محاكاة رقمية توأمية عالية الدقة وفي الوقت الفعلي باستخدام MATLAB/Simulink لتقييم كفاءة تحويل الطاقة للمحرك في ظل ظروف صوتية عشوائية، متجاوزًا بذلك الاستخدام غير الواقعي للموجات الجيبية المحددة. تدمج هذه المنهجية مدخلات ميكروفون مباشر مع سلسلة معالجة إشارات رقمية تستخدم ترشيح تمرير النطاق لعزل ترددات الكلام البشري (500-3000 هرتز)، متبوعة بتقويم الموجة الكاملة وخوارزمية تكامل لمحاكاة ديناميكيات شحن البطارية وتسريبها بشكل واقعي. تُظهر نتائج المحاكاة والتجارب أن بنية المحرك الخطي تستجيب بفعالية للضغط الصوتي الديناميكي، مُولِّدةً جهد تيار مستمر تراكمي كافٍ لتفعيل حمل يعتمد على العتبة. تُسهم هذه الدراسة في توفير إطار عمل افتراضي فعال من حيث التكلفة للنماذج الأولية، مُثبتةً جدوى إعادة استخدام المحركات الخطية كحاصدات طاقة مستدامة وواسعة النطاق لتطبيقات إنترنت الأشياء ذاتية التشغيل.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 وقائع مؤتمرات جامعة سبها
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
