SA115360489B1 - دائرة كهربية sshi ذاتية القدرة لأداة اكتساب طاقة كهروضغطية - Google Patents

Abstract

يتعلق الاختراع الحالي بدائرة كهربية (circuit) لاكتساب طاقة ((harvesting) اشتقاق، التقاط، وتخزين الطاقة من مصادر خارجية لإمداد أدوات لاسلكية صغيرة بالطاقة) متبدل متزامن على عضو حثي (synchronized switch harvesting on inductor) ذاتية القدرة لاكتساب الطاقة من عنصر كهروضغطي (piezoelectric element) يولد فولطية تيار متردد (alternating current) (AC)، تشمل كاشف مغلف (envelope detector) له مكثف كهربي (capacitor) أول وثاني بالتوازي مع العنصر الكهروضغطي (piezoelectric element) وتعمل ككاشفات (detectors) فولطية سالبة وموجبة. يتصل عضو حثي (inductor) بالتوارزي مع المكثفات الكهربية (capacitors)، وتتصل الترانزستورات (transistors) في الدائرة الكهربية (circuit) مع المكثفات الكهربية (capacitors) والعضو الحثي (inductor) وتكون مستجيبة للتغير في الفولطية عبر المكثف الكهربي (capacitor) الأول من موجب إلى سالب لتمكن تدفق الفولطية الموجبة إلى العضو الحثي (inductor) حتى تصل الفولطية الطرفية إلى مقدار معين ويصل التيار في العضو الحثي (inductor) إلى صفر. يتصل مقوم (rectifier) كامل الموجة لتحويل خرج تيار متردد (alte

Description

_— \ _ دائرة كهربية ‎SSHI‏ ذاتية القدرة لأداة اكتساب طاقة كهروضغطية ‎Self power SSHI circuit for piezoelectric energy harvester‏ الوصف الكامل خلفية الاختراع يتعلق الاختراع الحالي بدائرة كهربية لاكتساب الطاقة ‎(harvesting)‏ اشتقاق؛ ‎hal‏ ‏وتخزين الطاقة من مصادر خارجية ‎day‏ أدوات لاسلكية صغيرة بالطاقة) المتبدل المتزامن على عضو ‎(SSHI) (synchronized switch harvesting on inductor) ja‏ ذاتية القدرة © وبتحديد أكثر يتعلق مع 50-551 (اكتساب طاقة متبدل متزامن على عضو حثي ذاتي القدرة ‎((self-powered synchronized switch harvesting on inductor)‏ يستخدم فقط عناصر سلبية؛ أي إثنين من المكثفات الكهربية ؛ للكشف عن نقاط تقلب ‎(flipping))‏ (ارتفاع وانخفاض)) لفولطية طرفية بدلا من استخدام مقاومات متعددة وصمامات ثنائية ‎(diodes)‏ أو ‎jis‏ كهربية ‎(circuits)‏ متكاملة كما في مضخم ‎(amplifier)‏ تشغيلي. مقارنة مع ‎All‏ ‎٠‏ الموجودة؛ تظهر الدائرة الكهربية الجديدة انخفاضا كبيرا في الفواقد. قدرات خرج متزايدة؛ فعالية متزايدة؛ تكلفة منخفضة وموثوقية متزايدة. الحاجة إلى مورد قدرة كهربية ‎SLY‏ دفعت إلى الاهتمام باكتساب الطاقة الكهروضغطية لاستخلاص الطاقة الكهربية باستخدام جهاز كهروضغطي هزاز طبقا إلى ‎cal GK.

Ottman‏ في مقال بعنوان: ‎“Adaptive Piezoelectric Energy Harvesting Circuit for Wireless Remote Yo‏ ‎Power Supply,” IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 17, No. 5,‏ ‎September 2002.‏ كما هو مذكور هناء يختلف الجهاز الكهروضغطي الهزاز عن مورد القدرة الكهربية النموذجي حيث أن إعاقته الداخلية تكون سعوية وليست حثية ؛ وقد تتم إدراته باهتزاز ميكانيكي متنوع السعة ‎Yo‏ والتردد . 00¢0

ا تولد العناصر الكهروضغطية سنتيمترية القياس قدرة كهربية في نطاق المللي واط باستخدام اهتزاز محيط أدنى بمقدار ‎١‏ كيلوهرتز. تم اعتبار هذه العناصر حل قابل للتطبيق لمولدات كهربية ذات قدرة ميكرونية طويلة العمر بما أنها تولد قدرة كافية ‎shay‏ أجهزة إلكترونية منخفضة القدرة ‎ie‏ الحساسات اللاسلكية الذكية ‎(smart wireless sensors)‏ التي تستهلك أقل من بضعة مللي © واط؛ كما اقترح ‎A. Tabesh‏ وآخرين في مقال بعنوان: ‎Low-Power Stand-Alone Adaptive Circuit for Harvesting Energy From‏ م“ ‎a Piezoelectric Micropower Generator”, ‏المنشور بواسطة: ‎IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 57, No. 3, pp. 840-849,

March 2010. ٠ ‏تكشف مقالة ‎A. Tabesh‏ وآخرين المذكورة مسبقا عن دائرة كهربية لاكتساب الطاقة مكيفة مع ‏تبديد قدرة منخفض نافع لتحويل فولطية ‎AC/DC‏ (تيار متردد ‎[(alternating current)‏ تيار ‏مستمر ‎((direct current)‏ فعال لمولد كهربي ذو قدرة ميكرونية كهروضغطي. تعمل الدائرة ‏الكهربية بمفردها وتستخلص طاقة الجهد الكهروضغطية بصورة مستقلة عن الحمل والمعايير ‎٠‏ الكهروضغطية بدون استخدام أي حساس خارجي. تتكون الدائرة الكهربية من مقوم مضاعف ‏للفولطية ‎٠ )1/0118 96-00 0|61 rectifier)‏ محول مبدل مخفض للجهد؛ وأداة تحكم نظيرية تعمل ‏مع فولطية مورد فردي في حدود ‎١5-7,5‏ فولط. تستخدم أداة التحكم الفولطية الكهروضغطية ‏كتغذية استرجاعية وتنظم الفولطية الُقومة لتحسين القدرة المستخلصة بصورة مكيفة. يكون تبديد ‏القدرة غير القابل للقياس لوحدة أداة التحكم أقل من 0,05 مللي ‎daly‏ وتكون كفاءة الدائرة الكهربية ‎٠‏ حوالي 260 لمستويات قدرة خرج ‎١,5 ef‏ مللي واط. توضح الإثباتات التجريبية للدائرة الكهربية ‏ما يلي: ‎)١‏ تزيد الدائرة الكهربية بصورة ملحوظة القدرة المستخلصة من عنصر كهروضغطي ‏مقارنة مع ‎ashe‏ صمام ثنائي كامل القنطرة بسيط بدون التحكم في مجموعة الدوائر الكهربية؛ و3) ‏تتحدد كفاءة الدائرة الكهربية بصورة سائدة بواسطة محولها المتبدل. بساطة الدائرة الكهربية تسهل ‎00¢0

ع تطوير أدوات اكتساب الطاقة الكهروضغطية الفعالة لتطبيقات منخفضة القدرة ‎Jie‏ الحساسات اللاسلكية وأجهزة قابلة للحمل والنقل. لم يعد جهاز كهربي مستقل بذاته موضوع من الخيال طبقا إلى ‎Renwen Chen Liya Ghu‏ في مقال بعنوان: ‎‘A New Synchronized Switch Harvesting Scheme Employing Current ©‏ ‎Doubler Rectifier”‏ المنشور بواسطة 107-114 )2012( 174 ‎Sensors and Actuators, Vol.‏ كما هو مبين ‎ag‏ تتكون أداة اكتساب الطاقة الكهروضغطية من ثلاثة أجزاء: بناء أداة اكتساب طاقة كهروضغطية يعمل تحت إثارة ‎Apia)‏ سطح بيني كهربي يحول تيار ‎AC‏ المتولد إلى تيار ‎Vo‏ مستمر ‎(DC)‏ متوافق مع معظم الأحمال الكهربية الطرفية وجهاز تخزين طاقة يعمل على تكديس وتخزين الطاقة للاستخدام المتقطع. تكشف براءة الاختراع الأمريكية المنسوبة إلى ‎(Campbell‏ برقم 87147449 ‎(You‏ عن نظام وجهاز لاكتساب الطاقة. تكشف براءة الاختراع هذه عن مجمع حساس يتضمن محول طاقة ووحدة تحكم نمطية مقترنة مع محول الطاقة. تصمم وحدة التحكم النمطية لتبدل انتقائيا مجمع الحساس ‎V0‏ بين نسق ‎Jf‏ للتشغيل حيث يقيس مجمع الحساس كمية الطاقة المحثة إلى مجمع الحساس؛ ونسق ثاني للتشغيل حيث يقوم مجمع الحساس بتخزين كمية من الطاقة المحثة إلى مجمع الحساس. تكشف براءة الاختراع الأمريكية المنسوبة إلى ‎als Lee‏ برقم 87977777 ‎YO‏ الصادرة في ‎VY‏ فبراير؛ ‎70٠7‏ عن جهاز كهربي لاكتساب الطاقة قادر على زيادة قدرة الخرج. يتضمن الجهاز الكهربي للاكتساب الطاقة مصفوفة لاكتساب الطاقة لها مجموعة من أداوت اكتساب الطاقة؛ مقوم ‎Yo‏ فردي متصل مع مصفوفة أداة اكتساب الطاقة؛ ووحدة خرج متصلة مع المقوم الفردي ولها مقاومة حمل. تتضمن أدوات اكتساب الطاقة مجموعة من أدوات اكتساب طاقة أولى متصلة مع بعضها البعض بالتوازي وأداة اكتساب طاقة ثانية منفردة متصلة بالتوازي مع أدوات اكتساب الطاقة الأولى. يكون لأدوات اكتساب الطاقة الأولى مقاومة خاصة أولى أعلى من مقاومة الحمل ويكون لأداو اكتساب الطاقة الثانية مقاومة خاصة ‎dul‏ أعلى من المقاومة الخاصة الأولى. 00¢0

ده ‎ua olf‏ العام للاختراع تستخدم أدوات اكتساب الطاقة الكهروضغطية لتغذية الأحمال للاستخدام العسكري؛ غير العسكري والعديد من التطبيقات الأخرى. يستخدم العديد من التقنيات لاستخلاص ‎$l)‏ القصوى من المواد الكهروضغطية. على سبيل ‎JE‏ تتبدد كمية كبيرة جدا من القدرة في المواد 0 الكهروضغطية لقلب فولطية الخرج من خلال مكثف كهربي داخلي ومقاوم لجهاز كهروضغطي. أحد أساليب اكتساب هذه القدرة هو اكتساب الطاقة المتبدل المتزامن على تقنية عضو حثي. تستخدم الدوائر الكهربية الأخرى القدرة المتراكمة في بطارية لتغذية الدائرة الكهربية للكشف عن نقاط التقلب لأداوت اكتساب الطاقة الكهروضغطية. تكون قدرة الخرج من اكتساب الطاقة الكهروضغطي ‎(piezoelectric energy‏ ‎(PEH) harvesting) ٠‏ عبارة عن تيار متردد ‎(AC) (alternating current)‏ مع ‎daw‏ وتردد يعتمدان على الضغط الميكانيكي على مادة كهروضغطية والدائرة الكهربية المتصلة بها. الدائرة الكهربية المكافئة لجهاز كهروضغطي ‎(PZT) (piezoelectric transducer)‏ عبارة عن مصدر تيار في تحويلة مع مقاوم ومكثئف كهربي كما هو موضح في شكل ‎.١‏ القدرة المتولدة من أداة اكتساب طاقة كهروضغطية تكون صغيرة جدا لتستخدم لتغذية الأحمال مباشرة وغير مناسبة ‎١‏ للاستخدام في معظم التطبيقات بدون مخزن بطارية أو مكثف كهربي فائق لتكديس القدرة المتولدة لتستخدم عند الحاجة. لهذا ‎canal)‏ يجب استخدام مقوم لتحويل ‎AC‏ إلى قدرة ‎DC‏ ‏توصي الأدبيات باستخدام مقوم قنطرة صمام ثنائي ‎]١[ (diode bridge rectifier)‏ بدلا من مقوم صمام ثنائي نصف ‎(Lay .(half-wave diode rectifier) ase‏ يمكن استخدام مضاعف فولطية لزيادة قدرة خرج ‎DC‏ المستخلصة من ‎.]١[ PEH‏ تعمل مضاعفات الفولطية ‎Yo‏ على زيادة فولطية الخرج من أداة اكتساب طاقة كهروضغطية وتمديد نطاق التشغيل لأداة اكتساب طاقة كهروضغطية [©]. قد تستخد قدرة خرج ‎DC‏ من مقوم مباشرة لتغذية حمل أو لشحن جهاز تخزين ‎SPEH (Standard PEH (ie‏ [؛] كما هو موضح في شكل ‎.١‏ تتميز هذه التقنية بفولطة خرج ‎Alle‏ وتيار منخفض غير مناسب لتخزين بطارية صغيرة مع فولطية منخفضة. تشغيل دائرة كهربية ‎PEH‏ بفولطية ‎Addie‏ سوف يخفض بدرجة كبيرة الكفاءة والقدرة 00¢0 nq ‏بطارية ذات فولطية منخفضة‎ bin ‏المستخلصة. لذلك؛ تكون هناك حاجة إلى جهاز يمكن أن يصل‎ ‏مع فولطية خرج عالية من جهاز كهروضغطي.‎ (direct ‏وآخرين ]0[ و[1] محول إضعاف تيار مستمر- تيار مستمر‎ Ottman ‏يقدم‎ ‏الأول ليصل بينيا البطارية منخفضة الفولطية مع‎ (DC-DC) current to direct current) ‏وآخرين أن القدرة المستخلصة من‎ Ottman ‏يحدد‎ ٠ ‏خرج فولطية عالية من جهاز كهروضغطي‎ © ‏جهاز كهروضغطي تزداد بنسبة 7406 في ]0[ و7775 في [1] و[7] حسب المقارنة عندما يتم‎ 00-06 ‏كهروضغطي_بدون محول‎ ase ‏البطارية مباشرة مع دائرة كهربية عنصر‎ cas ‏نتيجة لتناقص خصائص محول إضعاف فقط تقدم مقالات أخرى محول‎ .)١ ‏من شكل‎ SPEH)

TAT AT ‏إضعاف معزز لتمديد نطاق تشغيل المحول للعمل كمخفض أو كرافع‎ ‏المدروسة في بعض المقالات تطيل‎ (Fly—back converters) ‏تعمل محولات الارتداد‎ "1

DC-DC ‏في معظم الحالات يكون محول‎ .]١٠١[ ‏حدود تشغيل أداة اكتساب الطاقة الكهروضغطية‎ ‏ضرورة لأنه يطيل نطاق التشغيل» يزيد القدرة المستخلصة من الدائرة الكهربية لاكتساب طاقة‎ ‏كرهوضغطية؛ ويزيد بدرجة كبيرة كفاءة اكتساب الطاقة الكرهموضغطية. يحدث انتقال فولطية خرج‎ ‏من الجهاز الكهروضغطي (جميع‎ deal ‏الجهاز الكهروضغطي_ بين ذرواتها عندما يُعزل‎ ‏مما يبدد كمية كبيرة جدا‎ oF ‏إغلاق)؛ كما هو موضح في شكل‎ Alla ‏الصمامات الثنائية للمقوم في‎ ١5 ‏من الطاقة خلال مكثف كهربي داخلي ومقوم الجهاز الكهروضغطي. يخفض هذا بدرجة كبيرة‎ ‏الطاقة المستخلصة وكفاءة الدائرة الكهربية لاكتساب الطاقة الكهروضغطية. تقلب الفولطية خلال‎ ‏عضو حثي في زمن قصير يمكن أن يستخلص معظم القدرة المتبددة هذه إلى الحمل ويزيد قدرة‎ ‏تعرف هذه التقنية كاكتساب للطاقة متبدل متزامن على عضو حثي‎ Jaa ‏الخرج بدرجة كبيرة‎ ‏حدد المؤلفون أن التقنية تظهر زيادة قدرة خرج‎ .]١١[ ‏قدمت هذه التقنئية أولا بواسطة‎ (SSHI) ٠ .]1١[ ١ ‏الموضح في شكل‎ SPEH ‏تتعدى 72900 مقارنة مع نفس النظام الكهمروضغطي مع‎

YO] [VE] [YY] [VY] [VV] PZT ‏بالتوازي مع‎ Sa ‏تستخدم بعض الأبحاث عامل‎ ‏اعتمادا على النتائج ومقارنة‎ YA] [VV] ‏ويستخدم البعض الآخر العامل الحثي بالتسلسل‎ ]١7[ ‏بالتوازي تعتبر واحدة من أفضل التقئيات المستخدمة لقلب فولطية‎ SSHI ‏الأدبيات نستنتج أن تقنية‎ ‏خرج الجهاز الكهروضغطي. وهذا هو سبب استخدامها في هذا البحث. يمكن استخدام تقنيتين‎ YO 00¢0

—y—

مختلفتين لإدارة الدائرة الكهربية ‎SSHI‏ بالتوازي. إحداها تسمى ‎SSHI‏ ذاتية القدرة ‎(SP-SST-‏ ‎[YY] ]٠١[ [VA] YY] I)‏ التي فيها تغذى القدرة المتولدة الدوائرة الكهربية المساعدة للكشف عن النقاط الصحيحة لقلب الفولطية الطرفية للدائرة الكهربية لاكتساب الطاقة الكهروضغطية. يستخدم البعض الآخر من الأبحاث الطاقة المتراكمة في البطارية ‎(BD-SSHI)‏ لتغذية الدائرة © الكهربية المدارة ‎[YY] [YY]‏ بواسطة ‎SSHI‏ بالتوازي. تستخدم ال80-55 3,8 البطارية أو دائرة كهربية مساعدة لتغذية الدوائر الكهربية المتكاملة المستخدمة للكشف عن الذروات ولإدارة الدائرة الكهربية ‎LSSHI‏ تعاني تقنية ‎BD-SSHI‏ من الكفاءة المنخفضة وأنها غير ذاتية البدء عندما تفقد البطارية شحنتها. تستخدم تقنية ‎SP-SSHI‏ الدائرة الكهربية لكاشف الذورة للكشف عن زمن التبديل الفتح أو الغلق للمفاتيح لقلب الفولطية خلال جهاز كهروضغطي من خلال العضو الحثي ‎1١٠‏ وم ‎[YE]‏ يتم إكمال الدائرة الكهربية هذه باستخدام مجموعة دوائر كهربية متباينة تعمل على حس ميل فولطية المكثتف الكهربي (07/01)؛ ومقارن لتبديل اثنين من الترانزستورات ‎Os‏ على مجال أكسيد معدن- شبة موصل ‎(metal oxide - semiconductor field effect‏ ‎(MOSFETS) transistors)‏ بالتسلسل مع عضو حثي ‎LSSHI‏ تكتمل ‎sal)‏ الكهربية المتباينة بواسطة الدائرة الكهربية لأداة التحكم عن بعد ‎(RC) (remote control)‏ التي تكشف عن ‎Vo‏ الذروات المطلقة للفولطية الطرفية للجهاز الكهروضغطي عندما تبدأ في تغيير مسارها. يجب توريد الإشارة إلى المقارن لتبديل ‎MOSFETs‏ الفكرة الرئيسية هنا تتمثتل في الفولطية الانحيازية التي يمكن الحصول عليها بشحن اثنين من المكثفات الكهربية من خلال مقومات نصف موجية. تبدد الدائرة الكهربية هذه ‎[V2]‏ كمية كبيرة جدا من القدرة في التغذية وانحياز المقارن والعناصر الأخرى

من الدائرة الكهربية. ف توضح الدائرة الكهربية لكاشف الذورة الأخرى في شكل ‎LY‏ يتم تقديم تقنية التقلب المستخدمة في الدائرة الكهربية هذه أولا بواسطة [7©5]. تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في العديد من الأبحاث ‎JY] Jie‏ تستخدم الدائرة الكهربية هذه دوائر كهربية لكاشف الذروة ‎Aled‏ ‏صمامات ‎ANE‏ ؛ ترانزستورات» ‎ADE‏ من المكثفات الكهربية؛ واثنين من المقومات. في الدائرة الكهربية هذه؛ يتم تطبيق اثنين من انقلابات الفولطية وتعادل شحنة واحدة لممارسة كل عملية ‎Yo‏ تبديل. في حالة فتح فولطية ذروة موجبة؛ ‎(RI‏ 01 و61 يشكلون كاشف مغلف. يفتح ‎(T3‏ 03

00¢0

Claims (1)

1. م ‎-١‏ ‏عناصر الحماية ‎spl -١‏ كهربية ((600001) الاكتساب طاقة متبدل متزامن على عضو حثي ‎(synchronized switch harvesting on inductor)‏ ذاتية القدرة لاكتساب الطاقة من عنصر كهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ يولد فولطية تيار متردد ‎(alternating‏ ‎«(AC) current)‏ تشمل: © كاشف مغلف ‎(envelope detector)‏ يشمل مكثف كهربي ‎(capacitor)‏ أول وثاني متصلين بالتوازي مع العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ المذكور؛ تعمل المكثفات الكهربية ‎(capacitors)‏ هذه ككاشفات ‎(detectors)‏ فولطية سالبة وموجبة؛ عضو ‎(inductor) Ja‏ متصل بالتوارزي مع المكثفات الكهربية ‎(capacitors)‏ المذكورة؛ وسيلة تبديل ‎(switch means)‏ متصلة في الدائرة الكهربية ‎(circuit)‏ مع العضو الحثي ‎(inductor) | ٠‏ المذكور؛ تكون وسيلة التبديل ‎(switch means)‏ المذكورة مستجيبة للتغير في الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ المذكور من موجب إلى سالب لتمكن تدفق الفولطية الموجبة إلى وخلال العضو الحثي ‎(inductor)‏ المذكور حتى تصل الفولطية الطرفية إلى مقدار معين ويصل التيار في العضو الحثي ‎(inductor)‏ إلى صفر؛ و مقوم ‎(rectifier)‏ كامل الموجة متصل في الدائرة الكهربية ‎(circuit)‏ المذكورة لتحويل خرج تيار ‎١٠‏ متردد ‎(AC) (alternating current)‏ من العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ المذكور إلى فولطية تيار مستمر ‎.(DC) (direct current)‏ "- الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ٠؛‏ حيث: يتصل محول ‎(converter)‏ تيار مستمر -تيار مستمر ‎(direct 001801-01:6061 current)‏ ‎٠‏ | 00-00 لاستقبال فولطية تيار مستمر ‎(DC) (direct current)‏ من المقوم ‎(rectifier)‏ ‏المذكور. ‏— الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎oF‏ حيث: محول ‎(converter)‏ تيار مستمر -تيار مستمر ‎DC-DC (direct current—direct current)‏ ‎YO‏ هو محول رفع ‎.(step up converter)‏ 00¢0

   -؟١-‏ ¢— الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎oF‏ حيث: وسائل التبديل ‎(switch means)‏ تتضمن زوج من الترانزستورات ‎(transistors)‏ متصلين بالتوازي .مع بعضهما ‎Gand)‏ وفي ‎Jul‏ مع العضو الحثي ‎(inductor)‏ ترانزستور ‎(transistor)‏ أول من الزوج المذكور من الترانزستورات ‎(transistors)‏ يكون تشغيلي لإمرار ‎oo‏ الفولطية الموجبة من العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ إلى العضو الحثي ‎(inductor)‏ وترانزستور ‎(transistor)‏ ثاني من الزوج المذكور من الترانزستورات ‎(transistors)‏ ‏يكون تشغيلي لإمرار الفولطية السالبة من العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ إلى العضو الحثي ‎.(inductor)‏ ‏#- لدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎of‏ حيث: يشتمل الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور من الزوج المذكور من الترانزستورات ‎(transistors)‏ على ترانزستور ‎(transistor)‏ سالب موجب سالب ‎(negative positive‏ ‎(NPN) negative)‏ ويشتمل الترانزستور ‎(transistor)‏ الثاني المذكور من الزوج المذكور من الترانزستورات ‎(transistors)‏ على ترانزستور ‎(transistor)‏ موجب سالب موجب ‎(positive‏ ‎¢(PNP) negative positive) ١٠‏ ترانزستور ‎(transistor)‏ ثالث تتصل قاعدته وباعث ‎(emitter)‏ على ‎je Nah‏ المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور؛ ويتصل الجامع ‎(collector)‏ الخاص به مع قاعدة الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكورء يعمل الترانزستور ‎(transistor)‏ الثالث المذكور لفتح الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور عندما تتغير الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(Capacitor)‏ الأول المذكور من موجب إلى سالب وذلك لتمكين تدفق القدرة ‎٠‏ ا خلال الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور إلى العضو الحثي ‎(inductor)‏ المذكور؛ و ترانزستور ‎(transistor)‏ رابع تتصل قاعدته وباعث ‎(emitter)‏ على التوالي» عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول ‎«SA‏ ويتصل الجامع ‎(collector)‏ الخاص به مع قاعدة الترانزستور ‎(transistor)‏ الثاني المذكور؛ يعمل الترانزستور ‎(transistor)‏ الرابع المذكور لفتح الترانزستور ‎SGN (transistor)‏ المذكور عندما تتغير الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor) Yo‏ الأول المذكور من سالب إلى موجب وذلك لتمكين تدفق القدرة خلال الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور إلى العضو الحثي ‎(inductor)‏ المذكور. 00¢0

   - الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية © حيث: يكون المقوم ‎HSA (rectifier)‏ عبارة عن ‎ade‏ قنطرة صمام ‎(diode bridge AW‏ ‎rectifier)‏ ‏5 #- الدائرة الكهربية ‎WS (circuit)‏ تحدد في عنصر الحماية ‎oT‏ حيث في المرحلة ‎:١‏ ‏الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور هي فولطية الباعث الأساسي ‎Laie (VBE) (base-emitter voltage)‏ تتساوى فولطية الخرج (70)1 للعنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ مع ‎VRIF2VD‏ مما يدفع الترانزستور ‎(transistor)‏ الثالث المذكور إلى حالته المغلقة ونتيجة لذلك يغلق أيضا الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور؛يكون ‎Ye‏ الترانزستور ‎bl (transistor)‏ المذكور في حالة إقدام عندما تتساوى فولطية الخرج ‎vp(t)‏ ‏للعنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ مع ‎VRIH2ZVD‏ لكن لا يمكنه تبديل الترانزستور ‎(transistor)‏ الثاني المذكور ليكون في حالته المفتوحة لأن الفولطية بين الجامع والباعث ‎(VCE) (Voltage between collector and emitter)‏ للترانزستور ‎(transistor)‏ ‏الثاني المذكور تكون موجبة؛ هكذاء أثناء هذه الحالة تكون كل الترانزستورات ‎(transistors)‏ في ‎Vo‏ حالة إغلاق وتمر قدرة العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ إلى الخرج من خلال الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ الأول والثاني في مقوم قنطرة الصمام الثنائي ‎(diode bridge‏ (601181؛ تغلق كل الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ لمقوم قنطرة الصمام الثنائي ‎(diode bridge rectifier)‏ عندما تصبح الفولطية الطرفية ‎vp(t)‏ أقل من 1/41+27/0 عند ‎=t‏ صفرء وتتغير الفولطية عبر ‎٠‏ المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور من موجب إلى سالب أثناء الزمن من )؛ = صفر إلى 1+-]؛ يفتح الترانزستور ‎(transistor)‏ الثالث المذكور ‎Laie‏ تصل فولطية المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور إلى فولطية الباعث الأساسي ‎(VBE) (base-emitter voltage)‏ ونتيجة لذلك يدفع الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور ليفتح؛ وهكذا تفرغ الفولطية الموجبة المخزنة في المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور من خلال العضو الحثي ‎(inductor)‏ ‎Yo‏ المذكور؛ تغلق الترانزستورات ‎(transistors)‏ الأول والثالث المذكورين من 4 إلى 11 لأن التيار خلال جامع ‎(collector)‏ الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور يصل إلى صفر؛ وتظل كل 00¢0

   — \ \ — الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ في مقوم القنطرة ‎(bridge rectifier)‏ المذكور مغلقة أثناء هذه ‎apd‏ يستمر تقلب الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ المذكورة حتى يصل التيار في العضو الحثي ‎(inductor)‏ إلى صفر في الفترة من 13 إلى 14 عندما تصل الفولطية الطرفية ‎vp(t)‏ إلى آ/ا-؛ ومن 14 إلى 11 تظل كل الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ مغلقة وتغلق مرة أخرى الترانزستورات ‎(transistors) ©‏ الأول والثالث المذكورين بسبب وصول تيار العضو الحثي ‎(inductor)‏ خلال جامع الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول إلى صفر ويقوم تيار المصدر بمفرده بشحن المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الداخلي في العنصر الكهروضغطي ‎(piezoelectric element)‏ ليصل إلى قيمة ‎—(Vri+2Vd)‏ ‏8- الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎oF‏ حيث: يكون للمكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الثاني ثابت زمني ‎Je‏ بذلك تظل الفولطية فيه ثابتة على الأغلب عندما تصبح الفولطية الطرفية لأجل جهاز كيهروضغطي ‎(piezoelectric transducer)‏ ‎(PZT)‏ أقل من 01721/0/ يقوم المكثف الكهربي ‎SB (capacitor)‏ بدفع الفولطية عبر ‎ES‏ ‎Vo‏ الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول لتقلب من موجب إلى سالب أثناء 1+ >1 >0؛ ويفتح الترانزستور ‎(transistor)‏ الثالث وبالتالي يدفع الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول ليفتح عندما تصل فولطية المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول إلى فولطية الباعث الأساسي ‎(base-emitter voltage)‏ ‎(VBE)‏ بذلك تفرغ الفولطية الموجبة المخزنة في المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول من خلال العضو الحثي ‎.(inductor)‏

   ‎Y.‏ ‏4- الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎A‏ حيث في المرحلة ؟: الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور هي فولطية الباعث الأساسي ‎(VBE) (base-emitter voltage)‏ وتغلق الترانزستورات ‎(transistors)‏ الثاني والرابع المذكورين عندما تصل الفولطية ‎vp‏ إلى القيمة ‎—(VIiH+2Vd)‏ وخلال هذه المدة يكون الترانزستور ‎(transistor) Yo‏ الثالث المذكور في ‎Als‏ إقدام لكن لا يمكنه تبديل الترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور ليكون في حالته المفتوحة لأن الفولطية بين الجامع والباعث ‎(Voltage between‏ 00¢0

   دللا

   ‎(VCE) collector and emitter)‏ للترانزستور ‎(transistor)‏ الأول المذكور تكون سالبة؛ هكذاء

   ‏4 هذه الحالة تكون كل الترانزستورات ‎(transistors)‏ في حالة إغلاق ويمر خرج العنصر

   ‏الكهروضغطي (61600601 ‎ow (piezoelectric‏ خلال الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ الثالث

   ‏والرابع إلى البطارية؛ تغلق كل الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ لمقوم قنطرة الصمام الثنائي ‎(diode‏

   ‎rectifier) ©‏ ©0000؛ وتتغير الفولطية عبر المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول المذكور من

   ‏سالب إلى موجب؛ مما يدفع الترانزستور ‎(transistor)‏ الرابع المذكور ليفتح وبالتالي يدفع

   ‏الترانزستور ‎(transistor)‏ الثاني المذكور ليفتح عندما تصبح قيمة فولطية الخرج ‎Vp(t)‏ أعلى من

   ‏(1/01721/0)-؛_بذلك تتدفق بحرية الفولطية السالبة في المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الداخلي

   ‏من العنصر الكهروضغطي ‎HRA) (piezoelectric element)‏ خلال العضو الحثي ‎¢(inductor) ٠‏

   ‏يستمر تقلب الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ المذكورة ‎Ja‏ يصل التيار في العضو الحثي ‎(inductor)‏

   ‏إلى صفر ‎baie‏ تصل_الفولطية ‎vp(t) idk)‏ إلى ‎VF‏ عندئذ تغلق الترانزستورات

   ‎CES ‏أخرى ويقوم تيار المصدر بمفرده بشحن‎ Be ‏الثاني والرابع المذكورين‎ (transistors)

   ‎(capacitor) jes‏ الداخلي للوصول إلى القيمة ‎(Vri+2Vd)‏ ؛ أثناء ذلك تظل كل الصمامات ‎١‏ الثنائية ‎(diodes)‏ مغلقة حتى تصل فولطية الخرج ‎vp(t)‏ إلى القيمة ‎(Vri+2Vd‏ عندئذ سوف

   ‏يفتح اثنين من الصمامات الثنائية ‎(diodes)‏ المذكور وتكرر مرة أخرى المرحلة ‎.١‏

   ‎-٠‏ الدائرة الكهربية ‎(Circuit)‏ كما تحدد في عنصر الحماية ‎od‏ حيث:

   ‏عندما تصبح الفولطية الطرفية لأجل جهاز كيهروضغطي ‎(piezoelectric transducer)‏ ‎(PZT) ٠‏ أعلى من (01+21/0/)-_يدفع المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الثاني الفولطية عبر

   ‏المكثف الكهربي ‎(capacitor)‏ الأول لتقلب من سالب إلى موجب.

   ‎00¢0

   _ \ Ad —_

   شكل ‎١‏ ‏ ‎dg AL‏ 0 "0 = م حرا 8 # ‎Doe‏ ‏اا ‎x‏ الم ج با ‎oT‏ ]2 ا 1 حاف 111

   هده

   شكل ؟ ‎IR:‏ ‎TN Sy‏ الب م ا سسسسةً ٍْ ل“ ‎FY‏ ‎yd re 3 :‏ لا إٍُ ا ِب ا ل »ا ‎TE BAN‏ ‎|X 2 \‏ \ 2 ‎a‏ 0 ‎i H in H NE‏ : شكل ؟ اا " د و 3 ‎He 4 Lp‏ | 2 7 ‎A‏ 3 و © صرح لم ‎BX‏ ‏2 7 ‎0o0¢o‏

   _ \ ‏اج‎ ‎Ka ‎ion ‎0 ‏ممسستسس ريس أت سوسم‎ 1 CAN JAN A = A VA ‏حم ا‎ — Re, { hong, i 2 ‏الا‎ ‏أ | بضة|‎ ‏مسا مسمساتمستللتييسالل ا‎ ‏اج‎ 8 > 80 DBR 2 1 ‏يُُ‎ ‎١ ‏م ممست ات ا‎ \ ‏ا ااا لان الأ اا‎ 1 io 0 i : : 0 . - i ‏ي‎ 0 i pth i ‏سسا‎ 3 £ 3 : Per PP Uldayp, lH des ‏ا‎ ‎! Bits Ls ‏ا 1 ولا‎ ًٍ 13 ; 0606 | == ile J ‏ا‎ dr 0 RA a 00¢0

   -١7؟-‎ > ‏شكل‎ ‎EEN ASS A {7A TO ‏سس ط‎ # 7 I ‏حت حت‎ end 3 ‏اط‎ / AE RENE = He ‏رض‎ * ii ‏:أ 0 1 ا‎ 3 } 1 { S81 £3 rd 1 ‏سلا‎ JB £n A I ~¥p : : ap " ‏إ إٍْ‎ wp 5 SA ‏أ‎ A hd > hie : IN i Aas armas Ans ‏ملعا معد‎ nen ‏اع‎ a ‏لحن ليت ةماجح لم متمد مضه لمي با‎ 1 ; Rr “b 8 Po | ! 1 ‏ال 1 إْ‎ ١ 1 2 8 : ٍ 1 ; 7 { | 3 : eo em : ‏اا ءا‎ 3 a 7 1 ‏ا‎ ‎8 ‏أ‎ 101 fi 5 0 \ 1 ] ‏سين‎ 1 A ‏ال‎ !ٍ : A 1 ‏ا‎ ‏ا‎ : Yo / ‏ال زا‎ Pd # Ne { 1 F ‏بي‎ 41 y 1 1 ‏إٍْ‎ 2 1 ! : ‏ل“ م 7 و‎ ; | f 3 3 & ‏د“‎ ‎# Boned rd % 1 ‏ا‎ \ 1 A 1 £§ Fy 1 i \ 2 : ¥ KY } Nd : I N Fd ! 1 ‏ل‎ ‎1 2 H 2 [I ‏ب‎ ‏ا ما‎ SEEN 1 EAN "SE EEN : ‏ا‎ : 1 N, ‏س7‎ 0+ >, 1% 1 EN 2 : } Nero 1 t > ‏أ طخي أن‎ 3 ‏مني‎ Rr > fl : : i ٍ ْ 11 ‏إْ‎ ‏إْ‎ 1 : ٍْ 1 : ‏تهاب با تياو اياي‎ A ‏لا‎ + ‏مسي سلا تتا‎ 7 71 tp Uy : > 7 '- i 7 & 3 = F ! + : d 4 aver en a ET ‏ل‎ i he i ET ‏الجا ا د ا م‎ SUSIE ‏.لحي مح تلحر اا اال رده لا مم‎ ١ NM 7 21 ‏ا‎ % N, ! Fay pF ed ; : A | I ‏ض‎ ‎= 3 % | 7, 7 , iy tg ; 7 J id 4 i A 1 fod 00¢ 0

   مدة سريان هذه البراءة عشرون سنة من تاريخ إيداع الطلب وذلك بشرط تسديد المقابل المالي السنوي للبراءة وعدم بطلانها أو سقوطها لمخالفتها لأي من أحكام نظام براءات الاختراع والتصميمات التخطيطية للدارات المتكاملة والأصناف النباتية والنماذج الصناعية أو لائحته التنفيذية صادرة عن مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية ؛ مكتب البراءات السعودي ص ب ‎TAT‏ الرياض 57؟؟١١‏ ¢ المملكة العربية السعودية بريد الكتروني: ‎patents @kacst.edu.sa‏