miun.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
An Apparatus For The Performance Estimation Of Pressure Fluctuation Energy Harvesters
Mid Sweden University, Faculty of Science, Technology and Media, Department of Electronics Design.
Mid Sweden University, Faculty of Science, Technology and Media, Department of Electronics Design.ORCID iD: 0000-0002-8382-0359
Mid Sweden University, Faculty of Science, Technology and Media, Department of Electronics Design.
2018 (English)In: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, ISSN 0018-9456, E-ISSN 1557-9662, Vol. 67, no 11, p. 2705-2713Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Hydraulic pressure fluctuation energy harvesters are promising alternatives to power up wireless sensor nodes in hydraulic systems. The characterization of these harvesters under dynamic and band-limited pressure signals is imperative for the research and development of novel concepts. To generate and control these signals in a hydraulic medium, a versatile apparatus capable of reproducing pressure signals is proposed. In this paper, a comprehensive discussion of the design considerations for this apparatus and its performance is given. The suggested setup enables the investigation of devices tailored for the harvesting of energy in conventional hydraulic systems. To mimic these systems, static pressures can be tuned up to 300 bar, and the pressure amplitudes with a maximum of 28 Bar at 40 Hz and 0.5 bar at 1000 Hz can be generated. In addition, pressure signals found in commercial hydraulic systems can be reproduced with good accuracy. This apparatus proves to be an accessible, robust, and versatile experimental setup to create environments for the complete performance estimation of pressure fluctuation energy harvesters. 

Place, publisher, year, edition, pages
IEEE, 2018. Vol. 67, no 11, p. 2705-2713
Keywords [en]
Characterization, energy harvesting (EH), experimental setup, pressure fluctuations, wireless sensors.
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:miun:diva-34109DOI: 10.1109/TIM.2018.2828701ISI: 000448720700017Scopus ID: 2-s2.0-85046721477OAI: oai:DiVA.org:miun-34109DiVA, id: diva2:1230729
Projects
SMART (Smarta system och tjänster för ett effektivt och innovativt samhälle)Available from: 2018-07-04 Created: 2018-07-04 Last updated: 2019-09-09Bibliographically approved
In thesis
1. Interfaces In Hydraulic Pressure Energy Harvesters
Open this publication in new window or tab >>Interfaces In Hydraulic Pressure Energy Harvesters
2019 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The fourth industrial revolution is here and with it a tidal wave of challenges for its prosperous implementation. One of the greatest challenges frustrating the development of the internet of things, and hence the next industrial revolution, is the powering of wireless sensors, as these depend on batteries with a limited lifetime. Recent advances have shown that energy harvesting technologies can be employed to extend the lifetime of batteries and ultimately replace them, thus facilitating the deployment of autonomous self-powered sensors, key components of the internet of things.

Energy harvesting is the process of capturing ambient energy and convertingit into electric power. For energy harvesting devices it is crucial that the transduction of energy is as efficient as possible, meaning that the methods for capturing, interfacing and converting the ambient energy should be understood and characterized for every application. This thesis investigates the harvesting of the energy found in pressure fluctuations in hydraulic systems, a widely used power transmission system used in the industry and consumer applications; the focus is on the fluid interface and energy focusing methods.

In summary, the contributions in this thesis show that the methods for converting pressure fluctuations in hydraulic systems to electrical power depend on the hydraulic system environment, in essence, the static pressure and the frequency of the pressure fluctuations. The results can serve as a starting point in the research, design, and development of hydraulic pressure energy harvesters.

Abstract [sv]

Den fjärde industriella revolutionen är här vilket innebär en rad utmaningar för att dess utveckling ska bli framgångsrik. En av de största utmaningarna som begränsar utvecklingen av sakernas internet för industriella tillämpningar är strömförsörjningen av trådlösa sensorer då dessa är beroende av batterier med begränsad livslängd. Nya framsteg har emellertid gjorts med tekniker för energiskördning som gör att livslängden för batterierna kan förlängas ochi förlängningen helt ersätta batterierna. Det, i sin tur, möjliggör autonoma sensorer som är självförsörjande på energi som är viktiga komponenter i sakernas internet. Energiskördning är den process som omvandlar energi som finns i omgivningen till elektrisk energi. För att kunna få ut så mycket energi som möjligt så är det avgörande att energiskördarna gör energiomvandlingen så effektivt som möjligt. Det gör att inhämtning av omgivande energi samt gränssnitt och energiomvandling måste förstås och karakteriseras för varje tillämpning. Den här avhandlingen undersöker energiskördning för hydrauliskasystem där tryckfluktuationer i dessa system är energikällan. Syftet med den här studien är att ta fram metoder för uppskattning och karakterisering av de nödvändiga gränssnitten för inhämtning, fokusering, och omvandling av fluktuationer i hydraultryck till elektrisk energi. Sammanfattningsvis visar avhandlingen att metoder för att omvandla tryckfluktuationer i hydraulsystem till elektrisk energi beror på den hydrauliska systemmiljön där det statiska trycket och frekvensen av tryckfluktuationerna är de viktigaste parametrarna. Resultaten kan fungera som utgångspunkt för fortsatt forskning och utveckling av energiskördare för hydrauliska system.

Place, publisher, year, edition, pages
Sundsvall: Mid Sweden University, 2019. p. 44
Series
Mid Sweden University licentiate thesis, ISSN 1652-8948 ; 157
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:miun:diva-36106 (URN)978-91-88947-00-0 (ISBN)
Presentation
2019-04-26, O102, Sundsvall, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Projects
SMART (Smarta system och tjänster för ett effektivt och innovativt samhälle)
Available from: 2019-05-08 Created: 2019-05-08 Last updated: 2019-06-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textScopus

Authority records BETA

Aranda, Jesus Javier LechugaBader, SebastianOelmann, Bengt

Search in DiVA

By author/editor
Aranda, Jesus Javier LechugaBader, SebastianOelmann, Bengt
By organisation
Department of Electronics Design
In the same journal
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 2761 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf