Les signaux de l'anguille électrique: production d'énergie piézoélectrique sur un vélo haute technologie

A la Fachhochschule (IUT) de Munich, dans le département Construction mécanique, techniques automobile et aéronautique, les étudiants travaillent sur une conception innovante du vélo. Dans le projet "Electric eel", ils associent le carbone, matériau léger, à la céramique piézoélectrique appartenant aux matériaux intelligents. Les vibrations du cadre du vélo entraînent des déplacements de charges électriques suite à des déformations mécaniques (effet piézoélectrique).

L'énergie électrique ainsi créée peut alors être utilisée pour diverses applications sans autre source de courant. Ce principe est comparable à une anguille électrique (electric eel) qui envoie des décharges électriques par des organes électriques.

Deux sujets de recherche

  1. Le bras oscillant arrière en fibres de carbone (CFK) avec piézocéramique doit permettre aux signaux électriques générés par les irrégularités du sol de commander l’amortisseur de vélos.
  2. Dans la partie avant, on étudie un système permettant de surveiller les charges sur la fourche et le guidon. Ce système utilise les signaux des piézomodules pour enregistrer les surcharges. Des témoins sur le guidon indiquent par ex. lorsque le vélo doit être inspecté.

Emplacement déterminé par les déformations

Avant de mettre les piézomodules en place, on mesure les déformations des pièces sous différentes charges (saut, pédalage en danseuse, freinage) à l’aide de jauges linéaires et de jauges à rosettes.

Pour ce faire, les pièces en carbone sont délicatement poncées à l’eau à l’aide de papier abrasif à grain fin (220) jusqu’à ce que les premières fibres de carbone apparaissent à la surface. Les jauges sont alors installées et fixées avec de la colle Z70 durcissant à froid. Les déformations de la fourche et du guidon sont enregistrées à l’aide de deux amplificateurs de mesure Spider8 et du logiciel catman®.

Le banc d’essai

Pour le développement du système de suspension, les étudiants prévoient un banc d’essai à rouleaux permettant d’étudier la commande du clapet d’amortissement. On mesure pour cela la déformation de la fourche oscillante arrière en fibres de carbone, le déplacement lors de l’enfoncement et le signal piézoélectrique.

Ici aussi, on utilise jauges, capteurs de déplacement, capteurs de force et amplificateur de mesure, ainsi que logiciel de HBM.

Le système de suspension « electric eel »…

…est un système mécatronique complexe qui ne doit avoir besoin d’aucune source de courant extérieure. La structure du banc d’essai à rouleaux est essentielle pour pouvoir étudier de manière fiable l’interaction entre l’enfoncement, l’enclenchement du clapet et l’effet d’amortissement.

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