Tesis ini mengandungi pendekatan permodelan litar penukar kuasa untuk aplikasi penuaian tenaga daripada titisan hujan. Litar penukar kuasa ini bertujuan untuk mengumpul tenaga yang dijana daripada sumber (titisan hujan) dan menukarkan tenaga tersebut kapada tenaga elektrik untuk kegunaan peranti berkuasa rendah. Litar ini menggunakan sensor daripada saput Polyvinylidene fluoride (PVDF) sebagai transduser untuk memerangkap getaran terhasil daripada impak titisan hujan ke atas permukaannya dan seterusnya menukarkan kepada tenaga elektrik. PVDF digunakan sebagai asas untuk piezoelektrik disebabkan oleh ciri tidak bertoksik dan keupayaannya untuk dibentuk menjadi panel yang kukuh. Transduser kemudiannya disambungkan kepada litar penukar arus ulang-alik kepada arus terus berdasarkan teori Cockcroft-Walton ke atas pengganda voltan untuk kegunaan peranti berkuasa rendah. Projek ini juga bertujuan untuk mengkaji kesan-kesan apabila parameter untuk litar seperti nilai kapasitor yang digunakan, jenis diod dan rekabentuk litar diubah. Setiap parameter didapati memainkan peranan penting terhadap keupayaan litar terutamanya jenis diod yang digunapakai dan rekabentuk litar. Hasil kajian telah menunjukkan bahawa kaedah ini berpotensi untuk diterokai dan direalisasikan. Dengan menggunakan 2.2 nF kapasitor, 47 μF kapasitor, silikon diod dan 10-peringkat litar Cockcroft-Walton dalam konfigurasi selari, sistem penuaian tenaga daripada titisan hujan ini berjaya menghasilkan 16.7 mV voltan keluaran dan menyimpan 0.7 nJ tenaga dengan bantuan saput PVDF panjang yang berukuran 40 mm panjang, 4 mm lebar dan 25 μm tebal. Langkah terakhir untuk projek ini adalah papan litar bercetak (PCB). Sistem ini dicetak kepada PCB kerana sambungan komponen dalam litar boleh dipateri untuk mengurangkan kemungkinan kesilapan sambungan atau litar pintas apabila wayar bertindih. Justeru, meningkatkan kebolehpercayaan dan kualiti produk.
_______________________________________________________________________________________________________
This thesis contains designing approach of power convert circuitry for energy harvesting applications from raindrops. This power convert circuitry is focusing on capturing the low energy generated from the source and converts it to a usable electrical energy to power up low power devices applications. The circuit is using piezoelectric film Polyvinylidene flouride sensor as it transducer to scavenge vibrations from impact of raindrops to it surface and convert them to electrical energy. Polyvinylidene fluoride is used as piezoelectric material due to non-toxic characteristic and easiness to shape into sturdy panels. The transducer is connected to AC-DC circuit based on Cockcroft-Walton theorem on voltage multiplier for later use by low power devices. The effects of circuit design parameter such as the value of capacitors used, types of diodes and circuit’s configuration are analyzed. Results show that each of the parameters play significant role on the system especially the diodes and circuit’s configuration. The findings indicate that the system is a promising aspect to be explored and realized. By using 2.2 nF capacitor, 47 μF capcitor, silicon diodes and 10-stage Parallel Cockcroft-Walton configuration, this raindrop energy harvesting system is able to output 16.7 mV and stored 0.7 nJ of energy with the aid of long PVDF film which the dimension is 40 mm long, 4mm wide and 25 μm thick. The finalization of this project is the system’s printed circuit board. It is fabricated onto PCB because the connections or joints of the circuit board can be soldered, hence reduces the likelihood of build errors such as miss connections or short circuited when wires in touched. Thus, improves reliability and quality of the product.
Power conversion circuitry for energy harvesting applications / Mohd Azri Rani