Вибрация от поездов будет питать сенсоры в тоннелях

Большинство поездов вряд ли способно дать достаточное количество побочной энергии для полноценного генератора электричества, но для микроэлектроники достаточно и того, что «выделяет» железнодорожный состав при движении.

Исследователи из Института микроэлектромеханических систем (IMTEK) при Университете Фрайбурга установили датчики ускорения в двух тоннелях — автомобильном Пфендер неподалёку от Брегенца (Австрия) и железнодорожном Лёчберг в швейцарских Альпах. В первом случае информация акселерометров отслеживалась каждый час в течение нескольких минут, а во втором — в момент прохождения состава.

Выяснилось, что вибрации автомобилей слишком слабы из-за шин и амортизаторов, зато поезда могут отдавать ощутимое количество энергии. Специалисты прикрепили к шпале пьезоэлектрическую систему, работающую в большом диапазоне частот (частота вибрации зависит от типа вагона). Генерируемое электричество запасалось в конденсаторе, снабжающем им сенсоры. Благодаря упрощённой конструкции сенсора, уровень потребляемой энергии удалось сократить с нескольких микроватт до 70 нановатт.

Разработка немецких ученым с успехом заменяет аккумуляторы для системы беспроводных датчиков, следящих за возможными повреждениями тоннеля. Теперь железнодорожным служащим не нужно будет регулярно менять батарейки этих устройств.

В дальнейшем ученые планирует расширить диапазон рабочих частот и выходную мощность устройства, чтобы можно было контролировать ещё и состояние вагонных колёс, пишет PhysOrg.

Результаты работы опубликованы в журнале Smart Materials and Structures.