Οδηγός συγγραφής Πτυχιακής Εργασίας - ELAP

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ
ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΟΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.
ΟΔΗΓΟΣ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ
ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Α. Δροσόπουλος
Υπεύθυνος Πτυχιακών Τμήματος
ΠΑΤΡΑ 2014
ii
Περιεχόμενα
1
2
Διαδικασία ανάθεσης και υποβολής πτυχιακής
1
1.1
Προκαταρκτικά . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Αριθμός πτυχιακής . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.3
Κατάθεση πτυχιακής . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.4
Εξέταση πτυχιακής . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Τεχνικές προδιαγραφές
4
2.1
Ένας πρώτος έλεγχος . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2
Ύφος επιστημονικής γραφής . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.3
Πνευματικά δικαιώματα . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.4
Πνευματική κλοπή . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.5
Παραπομπές και βιβλιογραφία . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.6
Bιβλιογραφία . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.7
Δομή βιβλίου πτυχιακής . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
i
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
Διαδικασία ανάθεσης και υποβολής πτυχιακής
1.1
Προκαταρκτικά
Κάθε σπουδαστής στο τελευταίο έτος σπουδών είναι υποχρεωμένος να εκπονήσει πτυχιακή εργασία με θέμα που πρέπει να έχει άμεση σχέση με το γνωστικό αντικείμενο του Τμήματος και τα πραγματικά θέματα παραγωγής και υπηρεσιών. Αναζητεί «εισηγητή» ο οποίος θα του αναθέσει θέμα
και θα τον επιβλέπει. Εισηγητής μπορεί να είναι τακτικό μέλος Ε.Π. του τμήματος του σπουδαστή,
ή άλλου τμήματος, ή Επιστημονικός ή Εργαστηριακός Συνεργάτης ή Πανεπιστημιακός Υπότροφος
ο οποίος θα είναι επίσης στην τριμελή εξεταστική επιτροπή της πτυχιακής. Ο εισηγητής μπορεί
να ανήκει στο έκτακτο εκπαιδευτικό προσωπικό αρκεί ένα μέλος της εξεταστικής επιτροπής να
ανήκει στο μόνιμο εκπαιδευτικό προσωπικό. Ο εισηγητής δεν μπορεί να επιβλέπει παραπάνω από
τρεις πτυχιακές ανά εξάμηνο. Κοινό θέμα πτυχιακής εργασίας μπορεί να ανατεθεί και σε ομάδα
μέχρι τριών σπουδαστών με ταυτόχρονη κατανομή της εργασίας σε κάθε σπουδαστή.
1.2
Αριθμός πτυχιακής
Εφόσον έχετε συμφωνήσετε να εκπονήσετε πτυχιακή εργασία με κάποιον καθηγητή ή εκπαιδευτικό
συνεργάτη πρέπει να φροντίσετε για την έκδοση αριθμού πτυχιακής. Συμπληρώνετε την αίτηση
φόρμα που βρίσκεται στο http://elap.teipat.gr/ptyxiakes_tmimatos/ptyxiaki_forma.doc
και την στέλνετε επισυναπτόμενη στο email [email protected] Δεν χρειάζεται να έρθετε προσωπικώς αν την έχετε συμπληρώσει σωστά, δηλ. έχετε:
1. Τον τίτλο σε Ελληνικά και Αγγλικά σε κανονική γραφή (ΟΧΙ όλα κεφαλαία).
2. Περίληψη της πτυχιακής σας με περίπου 200-250 λέξεις.
3. Τα στοιχεία σας (ονοματεπώνυμο, ΑΜ). Προτιμάται η μορφή Επώνυμο, Όνομα π.χ. Λαμπρόπουλος Ιωάννης (1234) σε κανονική γραφή (ΟΧΙ όλα κεφαλαία).
4. Ονόματα Εισηγητή και εξεταστών (συμφωνείστε τα με τον εισηγητή σας).
Μόνο ο τίτλος χρειάζεται στα Αγγλικά, όχι η περίληψη. Φυσικά υποτίθεται ότι έχετε περάσει την
περίληψή σας από ορθογράφο (speller) ΚΑΙ την έχει δει ΚΑΙ εγκρίνει ο εισηγητής σας.
Σύμφωνα με τον κανονισμό σπουδών, οι πτυχιακές εγκρίνονται από την ομάδα μαθημάτων (τομέας). Αν η πτυχιακή σας ανήκει στον τομέα Αυτοματισμού χρειάζεται να συμπληρώσετε επίσης
1
τον αριθμό πρακτικού ανάθεσης πτυχιακής από τον τομέα σας (ζητήστε τον από τον εισηγητή
σας). Για τον τομέα Ηλεκτρικής Ενέργειας φροντίζει ο υπεύθυνος πτυχιακών να εγκριθεί η δήλωση πτυχιακής σας από τον αντίστοιχο τομέα.
Αν δεν έχετε λάβει με email τον αριθμό της πτυχιακής σας μέσα σε 2 εβδομάδες, επικοινωνήστε
πάλι με τον υπεύθυνο πτυχιακών. Μπορεί κάτι να μην έχει πάει καλά με το αρχικό email σας.
Αν ΔΕΝ έχετε internet, φέρνετε συμπληρωμένη τη φόρμα σε ηλεκτρονική μορφή σε memory stick
ή CD στον υπεύθυνο πτυχιακών του τμήματος κάποια Τετάρτη πρωί εκτός ώρας μαθήματος του
υπευθύνου πτυχιακών. Η φόρμα είναι δεκτή μόνο σε ηλεκτρονική μορφή, όχι σε χαρτί.
1.3
Κατάθεση πτυχιακής
Δεν υπάρχει περιορισμός χρόνου για το πότε θα τελειώσετε την πτυχιακή σας αρκεί φυσικά να
είστε ακόμη σπουδαστές και ο εισηγητής σας να είναι ακόμα ενεργό μέλος στο ΤΕΙ.
Εφόσον είστε έτοιμοι να παρουσιάσετε την πτυχιακή σας, κοιτάξτε την ανακοίνωση με τις προθεσμίες και ημερομηνίες (στον πίνακα ανακοινώσεων του υπευθύνου πτυχιακών). Μπορείτε επίσης
να τις δείτε στο link http://elap.teipat.gr/ptyxiakes_tmimatos/hmeres.pdf
Το βιβλίο σας πρέπει να έχει ετοιμαστεί σύμφωνα με τις οδηγίες βιβλίου που περιγράφονται παρακάτω.
Εξετάσεις πτυχιακών γίνονται συνήθως την τελευταία εργάσιμη Τετάρτη κάθε μήνα εκτός Ιουλίου
και Αυγούστου. Μια εβδομάδα πριν την εξέταση, συνήθως την προτελευταία εργάσιμη Τετάρτη
του μήνα, σύμφωνα πάντα και με τις προθεσμίες/ημερομηνίες που δόθηκαν παραπάνω, πρέπει
να καταθέσετε την πτυχιακή σας στον υπεύθυνο πτυχιακών είτε μεταξύ 10:00-11:00, είτε μεταξύ
12:00-13:00. Η ώρα εξαρτάται από το πότε έχει κάποιο μάθημα να διδάξει ο υπεύθυνος πτυχιακών.
Κοιτάξτε το ωρολόγιο πρόγραμμα.
Την κατάθεση την κάνετε είτε εσείς οι ίδιοι ή κάποιος φίλος σας ή ακόμα και με courier (φτάνει να
έρθει έγκαιρα στα χέρια του υπευθύνου). Σε περίπτωση courier η διεύθυνση που τα στέλνετε όλα
είναι:
Α. Δροσόπουλος
Γραμματεία Ηλεκτρολόγων Μηχανικών
ΤΕΙ Πάτρας
Μ. Αλεξάνδρου 1
26334 Πάτρα
και ο courier παίρνει από τη γραμματεία υπογραφή παράδοσης.
Ο υπεύθυνος πτυχιακών σας δίνει τότε συμπληρωμένη την «πρόσκληση για εξέταση» την οποία
πάτε εσείς στη γραμματεία για πρωτόκολλο, ή, σε περίπτωση courier την καταθέτει ο ίδιος στη
γραμματεία.
Χωρίς την πρόσκληση για εξέταση με αριθμό πρωτοκόλλου, ΔΕΝ περνάει ο βαθμός σας στη γραμματεία όταν εξεταστείτε.
Κατάθεση πτυχιακής σημαίνει ότι φέρνετε στον υπεύθυνο πτυχιακών:
1. Ένα (1) φωτοτυπημένο ασπρόμαυρο αντίτυπο της πτυχιακής σας (απλό σπιράλ ή απλή θερμοκόλληση) και
2. ένα (1) CD με το αρχείο της πτυχιακής σας σε ηλεκτρονική μορφή σε ενιαίο doc (Microsoft
2
Word) ή pdf αρχείο. Το CD σας πρέπει απαραιτήτως να έχει γραμμένο επάνω του τον αριθμό
την πτυχιακής σας.
Χρειάζεστε επίσης:
1. Τρία (3) φωτοτυπημένα ασπρόμαυρα αντίτυπα της πτυχιακής σας για τα 3 μέλη της εξεταστικής επιτροπής τα οποία φροντίζετε εσείς να παραδοθούν στα αντίστοιχα μέλη. Υπάρχει
περίπτωση κάποιο ή και όλα τα μέλη να θέλουν ηλεκτρονική μορφή της πτυχιακής σε CD
και όχι βιβλίο. Συνεννοηθείτε μαζί τους πριν μπείτε στα έξοδα για εκτύπωση.
2. Ένα (1) CD με το αρχείο της πτυχιακής σας σε ηλεκτρονική μορφή σε ενιαίο doc (Microsoft
Word) ή pdf αρχείο για κατάθεση στην κεντρική βιβλιοθήκη του ΤΕΙ μετά την επιτυχή εξέταση της πτυχιακής σας. Το CD σας πρέπει απαραιτήτως να έχει γραμμένο επάνω του τον
αριθμό την πτυχιακής σας.
Επαναλαμβάνω. Χρειάζεστε συνολικά:
1. 2 (δυο) CD με την πτυχιακή σας σε ηλεκτρονική μορφή (ενιαίο αρχείο doc ή pdf)
2. 4 (τέσσερα) ασπρόμαυρα φωτοτυπημένα αντίτυπα της πτυχιακής σας (3 από αυτά μπορεί
να αντικατασταθούν με CD).
Επίσης, μη συγχέετε το να έχετε δώσει ένα αντίγραφο της πτυχιακής σας στον εισηγητή σας και
την επίσημη κατάθεση στο Τμήμα με αριθμό πρωτοκόλλου που περιγράφεται παραπάνω. Είναι
τελείως διαφορετικά πράγματα.
Σύμφωνα με τον κανονισμό σπουδών χρειάζεται να περάσουν 5 εργάσιμες μέρες μεταξύ κατάθεσης και εξέτασης για να δοθεί χρόνος στην εξεταστική επιτροπή να κοιτάξει την πτυχιακή σας.
Παρατηρείται το φαινόμενο τελευταία, ορισμένοι από σας να μην κάνετε τον κόπο να διαβάσετε
τα παραπάνω και να φέρνετε την πτυχιακή σας και να απαιτείτε εξέταση εδώ και τώρα. Λυπάμαι,
αλλά δεν γίνεται αυτό.
Επίσης, αν θέλετε να προλάβετε κάποια ορκωμοσία, έχετε υπόψη ότι χρειάζεται τουλάχιστον ένας
μήνας ή και παραπάνω για να ολοκληρωθεί η διαδικασία από τότε που θα έχετε τελειώσει όλες σας
τις υποχρεώσεις και κάνετε αίτηση για πτυχίο μέχρι να βγει το πτυχίο. Ρωτήστε οπωσδήποτε τη
γραμματεία για τις οριστικές προθεσμίες πέρα από τις οποίες ΔΕΝ προλαβαίνετε την ορκωμοσία
και φροντίστε να κάνετε κατάθεση/εξέταση έγκαιρα.
1.4
Εξέταση πτυχιακής
Για την εξέταση, πρέπει να παρουσιάσετε οι ίδιοι τη δουλειά που έχετε κάνει κατά τη διάρκεια
της πτυχιακής σας (ετοιμάζετε κάποιες διαφάνειες, ίσως σε Powerpoint - συνεννοηθείτε με τον
εισηγητή σας) στην τριμελή εξεταστική επιτροπή. Η επιτροπή θα σας βαθμολογήσει σε έντυπο που
θα πάρετε από τον υπεύθυνο πτυχιακών την ημέρα της εξέτασης. Το έντυπο αυτό το καταθέτετε
κατόπιν στη γραμματεία για να περαστεί ο βαθμός σας στο σύστημα.
Έχετε υπόψη ότι αν δεν έχετε κάνει καλή δουλειά η τριμελής εξεταστική μπορεί να απορρίψει την
πτυχιακή σας. Η επιτροπή τότε, εγγράφως, υποδεικνύει τι αλλαγές πρέπει να γίνουν και το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα μέσα στο οποίο πρέπει να γίνουν. Η διαδικασία κατάθεση πτυχιακής /
εξέταση πτυχιακής επαναλαμβάνεται.
Η πτυχιακή μπορεί επίσης να γίνει δεκτή υπό όρους. Η επιτροπή εξουσιοδοτεί τότε τον εισηγητή
στην εκπλήρωση των όρων αυτών και αποφασίζει αν χρειάζεται ή όχι να ξαναγίνει παρουσίαση.
3
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
Τεχνικές προδιαγραφές
2.1
Ένας πρώτος έλεγχος
Όταν ολοκληρωθεί η συγγραφή της πτυχιακής εργασίας πρέπει να ελεγχθεί για τυχόν λάθη ή
παραλείψεις. Παρακάτω παρατίθεται ένας κατάλογος ελέγχου.
1. Είναι σαφώς διατυπωμένο το θέμα που διαπραγματεύεται η πτυχιακή; Είναι κατανοητό;
2. Είναι σαφής ο στόχος της πτυχιακής εργασίας;
3. Υπάρχει νοηματική ροή και σύνδεση μεταξύ Κεφαλαίων-Ενοτήτων-Υποενοτήτων;
4. Είναι ξεκάθαρα τα συμπεράσματα; Προκύπτουν αβίαστα από τα πειραματικά αποτελέσματα
(εάν υπάρχουν) ή την όποια τεκμηρίωση χρησιμοποιήθηκε;
5. Η μέθοδος ή μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκαν βασίζονται στη θεωρία και είναι τα κατάλληλα για την επίλυση του όποιου προβλήματος θέτει η εργασία; Υπάρχουν στοιχεία που
δεν τεκμηριώνονται;
6. Αντιστοιχούν τα συμπεράσματα και τα πειραματικά αποτελέσματα (εάν υπάρχει πειραματική διερεύνηση) στο στόχο της εργασίας;
7. Είναι καλογραμμένη η πτυχιακή εργασία; Ακολουθείται η προτεινόμενη γραμματοσειρά σε
όλο το κείμενο; Έγινε έλεγχος για ορθογραφικά, τυπογραφικά και συντακτικά λάθη;
8. Αναφέρονται και σχολιάζονται στο κείμενο ανάλογα οι εικόνες, τα διαγράμματα/σχήματα
και οι Πίνακες; Υπάρχει αναφορά στις αντίστοιχες πηγές όπου χρειάζεται;
2.2
Ύφος επιστημονικής γραφής
• Λιτότητα διατύπωσης, αποφυγή λογοτεχνικών σχημάτων.
• Το ύφος γραφής πρέπει να είναι απλό και ευθύ.
• Να χρησιμοποιείται τρίτο πρόσωπο.
• Σαφήνεια: μικρές, σύντομες προτάσεις που περιέχουν μια συγκεκριμένη πληροφορία.
4
• Μικρές ενότητες, μικρές παράγραφοι που περιγράφουν ξεκάθαρα τα θεματικά επίκεντρα που
διαπραγματεύονται.
• Λογική ακολουθία, συνέχεια των παραγράφων: φράσεις μετάβασης, χρονικοί σύνδεσμοι,
σύνδεση αιτίου - αποτελέσματος, αντιδιαστολή, περιληπτική φράση στο τέλος του κεφαλαίου.
• Ακρίβεια: προσεκτική επιλογή λέξεων.
• Εκφράσεις καθημερινές, ιδιολεκτικές (αργκό) πρέπει να αποφεύγονται συνειδητά.
• Να αποφεύγονται οι συντομογραφίες και τα πάθη των φωνηέντων σε υπερβολικό βαθμό.
• Όπου υπάρχουν ακρωνύμια να ορίζονται την πρώτη φορά που συναντώνται στο κείμενο και
στη συνέχεια να χρησιμοποιείται μόνο το ακρωνύμιο.
• Να μην χρησιμοποιούνται ακρωνύμια στον τίτλο.
• Ο βαθμός ανάπτυξης κάθε θέματος να είναι ανάλογος με την σπουδαιότητά του.
Συχνά παρατηρείται η χρήση αυτομάτων μεταφραστών (τύπου Systran ή Google Translator). Τα
κείμενα που βγαίνουν από την έξοδο τέτοιων εφαρμογών είναι γεμάτα ανακρίβειες και λάθη και
συχνά δεν βγάζουν κανένα νόημα. Θέλουν σοβαρή επεξεργασία για να μπορούν να ενσωματωθούν
στο κείμενό σας. Η επεξεργασία αυτή γίνεται από σας. Όχι τον εισηγητή σας.
2.3
Πνευματικά δικαιώματα
Για την κυριότητα των πνευματικών δικαιωμάτων στις πτυχιακές ισχύει η διεθνής τακτική. Αυτή
περιγράφεται μαζί με άλλο ενδιαφέρον υλικό στο link του WIPO-World Intellectual Property organization: http://www.wipo.int.
Μπορείτε επίσης να απευθυνθείτε στους αντίστοιχους ελληνικούς φορείς
Τμήμα Διεθνών Οργανισμών
Διεύθυνση Πολιτιστικών Σχέσεων Υπουργείου Πολιτισμού
Ρεθύμνου 1, 10682 Αθήνα
Τηλ: 210-8201781, Fax:210-3234689
και
Γραφείο Πνευματικών Δικαιωμάτων
Οργανισμός Πνευματικών Δικαιωμάτων
Μετσόβου 5, 10682 Αθήνα
Τηλ: 210-8253715, Fax:210-8253732
για διασαφηνίσεις.
Η διεθνής πρακτική θεωρεί ότι τα πνευματικά δικαιώματα της πτυχιακής ανήκουν στους γράφοντες σπουδαστές/στριες οι οποίοι έχουν εργαστεί να δημιουργήσουν το πρωτότυπο υλικό που
παρουσιάζουν. Προφανώς, για τμήματα της πτυχιακής που έχετε δανειστεί από τρίτους πρέπει να
δώσετε την κατάλληλη αναφορά και παραπομπή στην βιβλιογραφία σας.
Ο/η σπουδαστής/στρια θα πρέπει να τοποθετήσει κατάλληλη σημείωση για τα πνευματικά δικαιώματα στην πτυχιακή του/ης. Η σημείωση αυτή αφορά τρία στοιχεία:
5
1. Το σύμβολο ©και/ή τη λέξη “copyright”.
2. Το έτος έκδοσης.
3. Και/ή τις λέξεις “all rights reserved”.
Παράδειγμα:
©2007 - All rights reserved
©2007, Copyright υπό Γιαννόπουλο Ιωάννη
Τα τρία αυτά στοιχεία πρέπει να εμφανίζονται μαζί στην πίσω σελίδα του φύλου τίτλου.
2.4
Πνευματική κλοπή
Πνευματική κλοπή ορίζεται η πράξη κατά την οποία παρουσιάζεται δουλειά τρίτου προσώπου
ως δική μας. Ειδικότερα όταν παραθέτουμε αυτούσιες προτάσεις ή παραγράφους χωρίς εισαγωγικά, όταν παραφράζουμε κείμενο άλλου συγγραφέα ή παραθέτουμε δεδομένα και ιδέες που έχουν
συλλεχθεί, οργανωθεί και ειπωθεί από άλλο πρόσωπο χωρίς να αναφέρουμε την πηγή. Όταν διαθέτουμε δική μας δουλειά (δεδομένα έρευνας, γραπτή εργασία) σε κάποιον άλλο για να τα παρουσιάσει σαν δικά του, τότε έχουμε επιτρέψει πνευματική κλοπή.
Οι σπουδαστές/τριες είναι υπεύθυνοι για την δουλειά που παραθέτουν. Ακόμα και στην περίπτωση
που η εργασία έχει δακτυλογραφηθεί από τρίτο πρόσωπο, πρέπει οι ιδιοκτήτες της να ελέγξουν
αν έχουν παρατεθεί οι πηγές και οι παραπομπές με σωστό τρόπο. Το ίδιο ισχύει και για τις διαδικτυακές πηγές. Χρήσιμο υλικό και πληροφορίες που αντλείτε από εκεί πρέπει να τις αναφέρετε
στη βιβλιογραφία σας και να παραπέμπετε εκεί στο κείμενό σας. Ακαδημαϊκή εργασία που δεν
περιέχει συνεχείς και επισταμένες παραπομπές σε πηγές και δεν τελειώνει με βιβλιογραφία δεν
νοείται.
Επισημαίνεται ότι σε περίπτωση που δεν γίνει αντιληπτή από την εξεταστική επιτροπή τυχόν πνευματική κλοπή / λογοκλοπή σε πτυχιακή εργασία και ο σπουδαστής/τρια πάρει πτυχίο, όταν γίνει
αντιληπτή, ακόμα και αν έχουν περάσει χρόνια, το πτυχίο ακυρώνεται και μπορούν να επιβληθούν
και ποινικές κυρώσεις από τον νόμο.
2.5
Παραπομπές και βιβλιογραφία
Όταν περιγράφουμε/παρουσιάζουμε ένα θέμα και τις πληροφορίες που παραθέτουμε τις έχουμε
αντλήσει από κάποια πηγή, θα πρέπει να κάνουμε κατάλληλη αναφορά στην πηγή.
Παράδειγμα:
Σύμφωνα με τον Γιαννόπουλο (1998) …
Η έρευνα του Higgs (1958) …
Φυσικά, πλήρη στοιχεία της πηγής αναφέρονται συγκεντρωμένα στο τέλος της εργασίας στην
Βιβλιογραφία.
Επίσης, αν κάνετε πιστή αντιγραφή αποσπάσματος κειμένου (σύμφωνα με τους διεθνείς κανονισμούς δεν πρέπει να υπερβαίνει τις 10 γραμμές) θα πρέπει:
• Να αρχίζετε με παράγραφο η οποία θα κρατήσει μέχρι το τέλος της αντιγραφής,
6
• η αντιγραφή να μπει σε εισαγωγικά,
• το κείμενο να δακτυλογραφηθεί με διαφορετική γραμματοσειρά ή μορφή γραμματοσειράς
(π.χ. italics) ή με διαφορετικά περιθώρια,
• και στο τέλος, σε παρένθεση να δοθεί το όνομα του αρχικού συγγραφέα, το έτος έκδοσης και
οι σελίδες. Π.χ. (Anderson, 1990:38).
2.6
Bιβλιογραφία
Η καταχώρηση βιβλιογραφικών αναφορών στην πτυχιακή εργασία είναι υποχρεωτική. Αφορά τα
βιβλία που χρησιμοποιήθηκαν, τα άρθρα περιοδικών και τα άρθρα πρακτικών Συνεδρίων. Καταχωρούνται επίσης σχετικές διευθύνσεις από το διαδίκτυο. Οι βιβλιογραφικές αναφορές τοποθετούνται με αλφαβητική σειρά, πρώτα οι ελληνικές και μετά οι ξενόγλωσσες.
Σε όλες τις βιβλιογραφικές αναφορές προτάσσεται το επώνυμο του συγγραφέα. Εάν οι συγγραφείς
είναι πολλοί αναγράφονται τα ονόματα όλων των συγγραφέων. Τα ελάχιστα στοιχεία που πρέπει
να καταχωρούνται, ώστε να θεωρούνται πλήρεις, είναι κατά σειρά, με παραδείγματα, τα εξής:
Βιβλία: Συγγραφέας, τίτλος Βιβλίου, τόμος και αριθμός έκδοσης (εάν υπάρχουν), εκδοτικός οίκος, έτος εκδόσεως.
[1] David K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Addison Wesley, 2nd edition, 1989.
Περιοδικά: Συγγραφέας, τίτλος άρθρου, τίτλος περιοδικού, τόμος (εάν υπάρχει), αναφορά σελίδων, έτος δημοσίευσης.
[2] F.J. Harris. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform.
Proceedings of the IEEE, 66:51–83, 1978.
Συνέδρια: Συγγραφέας, τίτλος άρθρου, τίτλος Συνεδρίου, τόπος Συνεδρίου, τόμος (εάν υπάρχει),
αναφορά σελίδων, έτος δημοσίευσης.
[3] H. Leung, G. Hennessey and A. Drosopoulos, “Target Detection in an Oceanic Environment
Using Spatial Temporal Chaos”, IEEE Inter. Conf. on Systems, Man and Cybernetics, vol. 4, pp.
3517-3521, 1997.
Διαδίκτυο: Πληροφορία για την πηγή, πλήρες URL και ημερομηνία ανάκτησης.
[4] Echelon PL 3120 / PL 3150 Power Line Smart Transceiver Data Book. https://www.
echelon.com/support/documentation/manuals/transceivers/005-0193-01C_PL_Dat
a_Book.pdf (Ανάκτηση την 17/10/13).
Συνιστάται όλες οι πηγές (βιβλία, άρθρα, διευθύνσεις διαδικτύου κ.λ.π.) να αναφέρονται μέσα στο
κείμενο στο σημείο που χρησιμοποιείται το περιεχόμενό τους, π.χ. [2]. Η αναφορά των βιβλίων και
άρθρων στο κείμενο γίνεται συνοπτικά. Συγκεκριμένα αναφέρεται το επώνυμο του συγγραφέα και
το έτος σε παρένθεση. Εάν οι συγγραφείς είναι δύο αναφέρονται τα επώνυμα και των δύο, ενώ εάν
είναι τρεις ή περισσότεροι τότε αναφέρεται το επώνυμο μόνον του πρώτου συγγραφέα, ακολουθούμενο από την συντομογραφία «κ.ά.». Εάν πρόκειται για ξενόγλωσσες αναφορές χρησιμοποιείται
η συντομογραφία «et al.».
7
2.7
Δομή βιβλίου πτυχιακής
Οι ελάχιστες σελίδες που γράφει κάθε σπουδαστής στην πτυχιακή εργασία του είναι 45, σε σελίδα
Α4, με περιθώρια 2,5 cm από τα τέσσερα άκρα της σελίδας (αυτά σας βγάζει το Microsoft Office
αν δεν έχετε κάνει κάποια παρέμβαση). Δεν υπάρχει περιορισμός αν έχετε παραπάνω σελίδες.
Από τη βιβλιοθήκη (http://www.lib.teipat.gr) οι προδιαγραφές (ανακτήθηκαν 17/10/12) είναι:
8
ΠΡΟΣΟΧΗ:
ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΤΙΤΛΟ ΤΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ
ΤΟΠΟΘΕΤΕΙΤΕ ΤΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΠΤΥΧΙΑΚΗΣ
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την δωρεάν, ανοικτού λογισμικού εφαρμογή επεξεργασίας κειμένου
OpenOffice ή LibreOffice αντί του Microsoft Word για την συγγραφή της πτυχιακής σας που έχει τη
δυνατότητα παραγωγής pdf χωρίς τη χρήση του εμπορικού λογισμικού Adobe Acrobat. Μπορείτε
επίσης να χρησιμοποιήσετε την εφαρμογή XƎLATEX(αυτή που χρησιμοποιήθηκε στον παρών οδηγό)
που αυτοματοποιεί πολλά από τα παραπάνω.
Αναγνώριση
Βρήκα χρήσιμα για ορισμένα από τα παραπάνω τον Οδηγό Συγγραφής Πτυχιακής Εργασίας του τμήματος Κοινωνικής Εργασίας του ΤΕΙ Πάτρας: http://www.teipat.gr/pages/koin_erg/Greek/
Files/OdigosPtyxiakhs.pdf
Ακολουθεί παράδειγμα πτυχιακής
Ακολουθεί παράδειγμα πτυχιακής με XƎLATEXπου αυτοματοποιεί τη δομή, βγάζει αυτόματα πίνακα
περιεχομένων, δεν έχει κανένα πρόβλημα με απλές ή σύνθετες μαθηματικές εξισώσεις, παραπέμπει
αυτόματα σε labels που αναφέρονται σε σχήματα, εξισώσεις ή βιβλιογραφικές παραπομπές χωρίς
να χρειάζεται στο τέλος και με κάθε αλλαγή να φροντίζετε για ανανέωση τέτοιων παραπομπών.
Εσείς φυσικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε Microsoft Office ή το δωρεάν LibreOffice και να φροντίσετε να έχετε τη σωστή δομή. Περάστε την πτυχιακή σας από ορθογράφο και φροντίστε όπως
συνήθως κάνετε copy/paste να έχετε ίδια μορφή των επικολλημένων με το υπόλοιπο κείμενο. Το
LibreOffice μπορεί να σας βγάλει αυτόματα pdf που είναι χρήσιμο για την τελική παράδοση της
πτυχιακής σας.
9
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΟΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3648
ΜΕΛΕΤΗ ΘΕΜΑΤΟΣ ΣΧΕΤΙΚΟΥ ΜΕ
ΤΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΩΝ
ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ 1 (1234)
ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ 2 (4321)
ΕΠΟΠΤΕΥΟΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ
ΠΑΤΡΑ 2014
ii
Πρόλογος / Περίληψη
Από μια τυχαία φόρμα κατάθεσης περίληψης για ανάκτηση αριθμού πτυχιακής:
Σκοπός της πτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη του Αναλυτή Φάσματος PSA3000 9kHz έως
3GHz, ED Co.Ltd. και οι μετρήσεις των ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών που ανιχνεύονται από
τον αναλυτή στον χώρο του ιδρύματος Α.Τ.Ε.Ι. Πάτρας.
Καταρχήν θα μελετηθούν αναλυτικά και θα κατανοηθούν όλες οι λειτουργίες του οργάνου όπως
η μέτρηση του μεγέθους ενός σήματος εισόδου συναρτήσει της συχνότητας εντός του πλήρους
φάσματος συχνοτήτων του οργάνου. Η κύρια χρήση του είναι για την μέτρηση ισχύος σημάτων
τα οποία ανιχνεύονται από τον αναλυτή φάσματος. Στην πραγματικότητα μοιάζει με ένα παλμογράφο όμως διαθέτει στον οριζόντιο άξονα συχνότητες και στον κάθετο άξονα το πλάτος.
Διάφορες λειτουργίες όπως:
• Η επέκταση (Span) δηλαδή η εμφάνιση της κεντρικής συχνότητας ανάμεσα σε 2 συχνότητες Start frequency & End frequency η οποία εμφανίζεται στο κέντρο της οθόνης του
αναλυτή
• Η ανάλυση εύρους ζώνης ή Resolution Bandwidth filter (RBW) η οποία δεν είναι παρά
ένα ζωνοδιαβατό φίλτρο που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό πολύ «κοντινών» μεταξύ
τους συχνοτήτων μεταβάλλοντας ταυτόχρονα και το επίπεδο θορύβου.
• Το Video Bandwidth filter (VBW) το οποίο είναι ένα βαθυπερατό φίλτρο που επιτρέπει
την ομαλοποίηση της εικόνας απομακρύνοντας τον θόρυβο.
• Και τελος τον ανιχνευτή.
Ο Ανιχνευτής χρησιμοποιείται για την ακριβή χαρτογράφηση της ισχύος στο κατάλληλο σημείο
της συχνότητας που ανήκει απεικονίζοντας τη στη ψηφιακή οθόνη του αναλυτή.
Κατόπιν θα μπορέσουμε να ξεκινήσουμε να παρατηρούμε και να μετρούμε την ισχύ στο φάσμα
/ συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών από 9kHz έως 3GHz που ανιχνεύονται από
το όργανο και μπορούν να προέρχονται από FM ραδιοφωνία (VHF), ΑΜ Ραδιοφωνία (HF),
Τηλεόραση (VHF / UHF), Κινητή τηλεφωνία (cellular – mobile), Ασύρματα Δίκτυα (WLAN),
Aeronautical, Amateur Radio, Citizen Band, International Radio, κλπ.
Οι ζώνες Συχνοτήτων κατηγοριοποιούνται ως εξής:
Very low frequency (VLF) Από 3 kHz έως 30 kHz
Low frequency (LF) Από 30-300 kHz
Medium frequency (MF) Από 300 kHz έως 3 MHz
High frequency (HF) Από 3 MHz έως 30 MHz
Very High frequency (VHF) Από 30 MHz 300 MHz 300 MHz
Ultra High frequency (UHF) Από 300 MHz έως 3 GHz
iii
iv
Περιεχόμενα
Πρόλογος / Περίληψη
iii
1 Εισαγωγή
1
2 Η Πηγή έμπνευσης της Τεχνολογίας
3
2.1
Ο μαγνητικός συντονισμός και η επίτευξη του στόχου . . . . . . . . . . . . . .
4
3 Σύντομη αναφορά στη θεωρία
5
Βιβλιογραφία
9
v
vi
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
Εισαγωγή
Σύντομη αναφορά στο θέμα που αναπτύσσεται στα επόμενα κεφάλαια. Στην ουσία επέκταση
της περίληψης με περισσότερες λεπτομέρειες.
Σχήμα 1.1: Ένα μικρό γράφημα σχετικό με το θέμα
Επαναλαμβάνω την περίληψη.
Σκοπός της πτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη του Αναλυτή Φάσματος PSA3000 9kHz έως
3GHz, ED Co.Ltd. και οι μετρήσεις των ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών που ανιχνεύονται από
τον αναλυτή στον χώρο του ιδρύματος Α.Τ.Ε.Ι. Πάτρας.
Καταρχήν θα μελετηθούν αναλυτικά και θα κατανοηθούν όλες οι λειτουργίες του οργάνου όπως
η μέτρηση του μεγέθους ενός σήματος εισόδου συναρτήσει της συχνότητας εντός του πλήρους
φάσματος συχνοτήτων του οργάνου. Η κύρια χρήση του είναι για την μέτρηση ισχύος σημάτων
τα οποία ανιχνεύονται από τον αναλυτή φάσματος. Στην πραγματικότητα μοιάζει με ένα παλμογράφο όμως διαθέτει στον οριζόντιο άξονα συχνότητες και στον κάθετο άξονα το πλάτος.
Διάφορες λειτουργίες όπως:
• Η επέκταση (Span) δηλαδή η εμφάνιση της κεντρικής συχνότητας ανάμεσα σε 2 συχνότητες Start frequency & End frequency η οποία εμφανίζεται στο κέντρο της οθόνης του
αναλυτή
• Η ανάλυση εύρους ζώνης ή Resolution Bandwidth filter (RBW) η οποία δεν είναι παρά
ένα ζωνοδιαβατό φίλτρο που χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό πολύ «κοντινών» μεταξύ
τους συχνοτήτων μεταβάλλοντας ταυτόχρονα και το επίπεδο θορύβου.
1
• Το Video Bandwidth filter (VBW) το οποίο είναι ένα βαθυπερατό φίλτρο που επιτρέπει
την ομαλοποίηση της εικόνας απομακρύνοντας τον θόρυβο.
• Και τελος τον ανιχνευτή.
Ο Ανιχνευτής χρησιμοποιείται για την ακριβή χαρτογράφηση της ισχύος στο κατάλληλο σημείο
της συχνότητας που ανήκει απεικονίζοντας τη στη ψηφιακή οθόνη του αναλυτή.
Κατόπιν θα μπορέσουμε να ξεκινήσουμε να παρατηρούμε και να μετρούμε την ισχύ στο φάσμα
/ συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών από 9kHz έως 3GHz που ανιχνεύονται από
το όργανο και μπορούν να προέρχονται από FM ραδιοφωνία (VHF), ΑΜ Ραδιοφωνία (HF),
Τηλεόραση (VHF / UHF), Κινητή τηλεφωνία (cellular – mobile), Ασύρματα Δίκτυα (WLAN),
Aeronautical, Amateur Radio, Citizen Band, International Radio, κλπ.
Οι ζώνες Συχνοτήτων κατηγοριοποιούνται ως εξής:
1. Very low frequency (VLF) Από 3 kHz έως 30 kHz
2. Low frequency (LF) Από 30-300 kHz
3. Medium frequency (MF) Από 300 kHz έως 3 MHz
4. High frequency (HF) Από 3 MHz έως 30 MHz
5. Very High frequency (VHF) Από 30 MHz 300 MHz 300 MHz
6. Ultra High frequency (UHF) Από 300 MHz έως 3 GHz
2
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
Η Πηγή έμπνευσης της Τεχνολογίας
Μια σύντομη περίληψη στην αρχή κάθε κεφαλαίου και (αν χρειάζεται) σύντομη επισκόπηση
των αποτελεσμάτων στο τέλος κάθε κεφαλαίου κάνει καλύτερη την πτυχιακή.
Σχήμα 2.1: Νίκολα Τέσλα 1856-1943
Ένα τυχαίο κείμενο.
Στα τέλη του 20ου αιώνα, εκφράστηκε έντονο ενδιαφέρον από τον Νίκολα Τέσλα για την ασύρματη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας . Ο κεντρικός στόχος του Τέσλα ήταν να παρακάμψει το
καλωδιακό ηλεκτρικό δίκτυο και να κάνει την ηλεκτρική ενέργεια προσιτή σε όλο τον κόσμο,
αλλά δυστυχώς υπήρξαν τεχνολογικές και οικονομικές δυσκολίες εκείνη την εποχή που στάθηκαν εμπόδιο και έτσι αυτό το σχέδιο δεν ολοκληρώθηκε ποτέ. Στις μέρες μας όμως, με την
εξάπλωση όλο και περισσότερων φορητών ηλεκτρικών συσκευών στην καθημερινότητα, των
οποίων οι μπαταρίες χρειάζονται συνεχώς φόρτιση, υπάρχει ανάγκη εξέλιξης τις τεχνολογίας.
Η ανάγκη αυτή επιτάσσει την εξέλιξη τεχνολογικών εφαρμογών που θα επέτρεπαν στις φορητές συσκευές να λειτουργούν πραγματικά αυτόνομα, δηλαδή καταργώντας την σύνδεση με το
ηλεκτρικό δίκτυο ακόμα και για μια απλή φόρτιση. Έτσι την τελευταία δεκαετία το ενδιαφέρον
για ασύρματη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας έχει γίνει περισσότερο έντονο.
Αυτό το ενδιαφέρον λοιπόν έχει ενεργοποιήσει μια προσπάθεια από πολλούς επιστήμονες να
εντοπίσουν φυσικά φαινόμενα τα οποία θα μας βοηθήσουν να πραγματοποιήσουμε ασύρματη
μεταφορά ενέργειας. Ωστόσο η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ακτινοβολίας χρησιμοποιείται στην καθημερινότητα μας αρκετές δεκαετίες για να καλύψει τις ανάγκες τις μεταφοράς
πληροφορίας (κινητή τηλεφωνία, ασύρματα δίκτυα κ.α.), και αυτό γιατί παρόλο που η ωφέ3
λιμη ισχύς είναι χαμηλή, μπορεί να αναπληρωθεί επαρκώς από τον δέκτη. Αυτό όμως δεν θα
ταίριαζε για μεταφορά ενέργεια υψηλής ισχύος γιατί για να έχουμε ωφέλιμα επίπεδα μεταφερόμενης ενέργειας πρέπει να αυξηθεί κατά πολύ η εκπεμπόμενη ισχύς λόγω της χαμηλής απόδοσης
αυτού του μηχανισμού, και πρέπει να σημειωθεί ότι έχουμε να κάνουμε με ακτινοβολία σε ποσά
πολύ υψηλοτέρα από τα φυσικά μεγέθη, με ό,τι αυτό συνεπάγεται σε δυσμενείς βιολογικές επιπτώσεις στο άμεσο περιβάλλον.
2.1
Ο μαγνητικός συντονισμός και η επίτευξη του στόχου
Σε πρόσφατη δημοσίευση [7] όμως που αναφέρεται στην ανακάλυψη των Marin Soljacic, Αριστείδη Καραλή και Ιωάννη Γιαννόπουλο (ομάδα θεωρητικής φυσικής του ΜΙΤ – δίπλωμα ευρεσιτεχνίας 2009, παρουσιάστηκε η δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς ωφέλιμης ηλεκτρικής
ενέργειας μεταξύ αντικειμένων που βρίσκονται σε μαγνητικό συντονισμό, μέσα στα όρια του
εγγύς πεδίου (όχι όμως του πεδίου ακτινοβολίας).
Σχήμα 2.2: Η Ομάδα που εφηύρε την WiTricity τεχνολογία κάθεται μεταξύ των πηνίων της πρώτης
πειραματικής διάταξης που τροφοδοτεί έναν κοινό λαμτήρα. Πρώτη γραμμή από αριστερά προς δεξιά,
Peter Fisher και Robert Moffatt. Κέντρο , Marin Soljačić. Πίσω γραμμή, από αριστερά προς δεξιά, Andre
Kurs, John Joannopoulos, Aristeidis Karalis.
Η βασική τους ιδέα πηγάζει από διάφορα συστήματα τα οποία μπορούν βασιστούν σύζευξη
συντονισμού (τέτοια συστήματα είναι π.χ. ακουστικά, ηλεκτρομαγνητικά, μαγνητικά και πυρηνικά). Οι αποστάσεις αυτές είναι της τάξεως 5-10 φορές των φυσικών διαστάσεων των αντικειμένων που βρίσκονται σε μαγνητικό συντονισμό. Για συνήθη αντικείμενα αυτό σημαίνει
αποστάσεις της τάξεως ολίγων μέτρων όμως μπορεί επιτευχθεί επέκταση με κατάλληλους αναμεταδότες. Είναι γεγονός πως τα παραπάνω θυμίζουν την συνηθισμένη μεταφορά ενέργειας
μέσω μαγνητικής σύζευξη σύμφωνα με την οποία για να μεταφερθεί ενέργεια πρέπει τα πηνία
να είναι πολύ κοντά το ένα με το άλλο σχεδόν εξ’επαφής (σε αυτή την αρχή λειτουργίας βασίζεται ο ηλεκτρικός μετασχηματιστής και ο ηλεκτρικός κινητήρας), όμως με την μαγνητική
σύζευξη έχουμε πολύ χαμηλό βαθμό απόδοσης για αποστάσεις εγγύς πεδίου όταν τα αντικείμενα που ανταλλάσουν ενέργεια δεν βρίσκονται σε μαγνητικό συντονισμό.
4
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3
Σύντομη αναφορά στη θεωρία
Το ενδιαφέρον για ασύρματη μεταφορά ενέργειας υπήρχε από την εποχή του Tesla. Με την εξάπλωση όμως τα τελευταία χρόνια όλο και περισσοτέρων φορητών ηλεκτρικών συσκευών στη
αγορά, το ενδιαφέρον αυτό έχει γίνει περισσότερο έντονο. Η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας
μέσω ακτινοβολίας ταιριάζει για την μεταφορά πληροφορίας (ασύρματα τηλέφωνα και δίκτυα)
γιατί παρόλο που η ωφέλιμη ισχύς είναι χαμηλή, μπορεί να αναπληρωθεί κατάλληλα στο δέκτη.
Δεν ταιριάζει όμως για μεταφορά ενέργειας γιατί για να έχουμε ωφέλιμα επίπεδα μεταφερομένης ενέργειας πρέπει να υψωθεί κατά πολύ η εκπεμπόμενη ισχύς λόγω της χαμηλής απόδοσης
αυτού του μηχανισμού, με ότι αυτό συνεπάγεται σε δυσμενείς βιολογικές επιπτώσεις στο άμεσο
περιβάλλον.
Σε πρόσφατη δημοσίευση [5] όμως, παρουσιάστηκε η δυνατότητα ασύρματης μεταφοράς ωφέλιμης ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ αντικειμένων που βρίσκονται σε μαγνητικό συντονισμό,
μέσα στα όρια αποστάσεων του εγγύς πεδίου (όχι πεδίου ακτινοβολίας). Οι αποστάσεις αυτές
είναι της τάξεως 5 − 10 φορές των φυσικών διαστάσεων των αντικειμένων που βρίσκονται σε
μαγνητικό συντονισμό. Για συνήθη αντικείμενα αυτό σημαίνει αποστάσεις της τάξεως ολίγων
μέτρων (επέκταση μπορεί να γίνει με κατάλληλους αναμεταδότες). Αν και τα παραπάνω θυμίζουν την συνηθισμένη μεταφορά ενέργειας μέσω μαγνητικής σύζευξης, η τελευταία έχει πολύ
χαμηλό βαθμό απόδοσης για αποστάσεις εγγύς πεδίου όταν τα αντικείμενα που ανταλλάσσουν
ενέργεια δεν βρίσκονται σε μαγνητικό συντονισμό.
Η κλασσική περιγραφή συστημάτων σε συντονισμό (όχι μόνο μαγνητικό) δείχνει ότι η ανταλλαγή ενέργειας γίνεται με μεγάλη απόδοση (που μπορεί να φτάσει λόγο της τάξεως 106 : 1)
στην περιοχή λειτουργίας «ισχυρής σύζευξης» σε σχέση με αντικείμενα που δεν βρίσκονται σε
συντονισμό. Η ανταλλαγή αυτή δεν φαίνεται να έχει κατευθυντικότητα (omnidirectional) ούτε
να εξαρτάται από τη γεωμετρία του περιβάλλοντος χώρου και με μηδαμινή διαρροή σε άλλα
αντικείμενα του περιβάλλοντος με τα οποία δεν υπάρχει μαγνητικός συντονισμός.
Βασιζόμενοι στις πηγές [6] και [7] και χρησιμοποιώντας τη θεωρία συζεύξεων (coupled-mode
theory) για ένα σύστημα που βρίσκεται σε συντονισμό, έχουμε το παρακάτω σύστημα συζευγμένων διαφορικών εξισώσεων
a˙ m (t) = −(iωm − iΓm )am (t) −
∑
iκmn an (t) + Fm (t)
(3.1)
m̸=n
όπου οι δείκτες αντιστοιχούν στα αντικείμενα που βρίσκονται σε συντονισμό. Οι μεταβλητές
am (t) ορίζονται έτσι ώστε η ενέργεια που περιέχει το αντικείμενο m να είναι |am (t)|2 , ωm εί5
ναι η συχνότητα συντονισμού του αντικειμένου, Γm είναι ο ρυθμός διαρροής λόγω των διαφόρων μηχανισμών απωλειών, Fm (t) είναι οι εκτός συστήματος παράγοντες εξωτερικής οδήγησης
(external driving terms) και κmn = κnm είναι οι συντελεστές σύζευξης μεταξύ των αντικειμένων
σε συντονισμό.
Στη συνέχεια υποθέτουμε ότι το εύρος των συχνοτήτων ενδιαφέροντος είναι αρκετά μικρό έτσι
ώστε οι φαινομενολογικές παράμετροι στις παραπάνω εξισώσεις να θεωρηθούν σταθερές και
οι συζευγμένες διαφορικές εξισώσεις γραμμικές. Υποθέτουμε επίσης ότι το συνιστάμενο πεδίο
είναι η επιμέρους επαλληλία των πεδίων (modes) του κάθε αντικειμένου.
Για σύστημα που αποτελείται από ένα αντικείμενο που οδηγείται από έναν ταλαντωτή, στη
σταθερή κατάσταση, έχουμε
a(t)
˙
= −(iω0 − iΓ)a(t) + F e−iωt
(3.2)
με λύση
aS (t) =
F e−iωt
i(ω0 − ω) + Γ
(3.3)
Η λύση αυτή (3.3) μας δίνει τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να προσδιορίσουμε το Γ πειραματικά. Οδηγούμε το σύστημα με διάφορες συχνότητες και μετρούμε την καμπύλη απόκρισης. Προσδιορίζουμε το εύρος ζώνης ∆ω γύρω από τη συχνότητα συντονισμού ω = ωS και
Γ = ∆ω/2. Χρήσιμος είναι επίσης ο συντελεστής ποιότητας Q = ω0 /∆ω που δείχνει ότι το
σώμα που βρίσκεται σε συντονισμό χάνει το 1/Q της ενέργειάς του σε μια περίοδο ταλάντωσης.
Για σύστημα που αποτελείται από δυο αντικείμενα διακρίνουμε την περίπτωση όπου το σύστημα δεν έχει εξωτερική οδήγηση και την περίπτωση όπου έχει. Η πρώτη είναι χρήσιμη για
υπολογισμό του κ από τις εξισώσεις του συστήματος ενώ η δεύτερη για τον προσδιορισμό του κ
από μετρήσεις. Για το σύστημα δυο σωμάτων χαρακτηρίζουμε την πηγή (Source) με το δείκτη
S και το σώμα που μεταφέρεται η ενέργεια (δέκτης, Device) με το δείκτη D.
Η πρώτη περίπτωση, χωρίς εξωτερική οδήγηση, έχει εξισώσεις:
a˙ S (t) = −(iωS − iΓS )aS (t) − iκaD (t)
a˙ D (t) = −(iωD − iΓD )aD (t) − iκaS (t)
με λύσεις που έχουν ιδιοσυχνότητες
ω1,2 =
±
]
1[
ωS + ωD − i(ΓS + ΓD )
2
1√ 2
4κ + (ωS − ωD )2 − (ΓS − ΓD )2 − 2i(ΓS − ΓD )(ωS − ωD )
2
Όταν μάλιστα έχουμε όμοια σώματα με ωS = ωD = ω0 και ΓS = ΓD = Γ, η παραπάνω σχέση
απλοποιείται στην
ω1,2 = ω0 − iΓ ± κ
από όπου βλέπουμε ότι κ = (ω1 − ω2 )/2.
Εφόσον ο δέκτης διεγείρεται από την πηγή μπορούμε να απορροφήσουμε ενέργεια και να την
μετατρέψουμε σε ωφέλιμο έργο προσθέτοντας ένα φορτίο W (στην ουσία μια σύνθετη αντίσταση). Αυτό το φορτίο θα τροποποιήσει τον συντελεστή ΓD σε Γ′D = ΓD + ΓW . Το έργο που
μπορούμε να πάρουμε είναι 2ΓW |aD (t)|2 και η ολική απόδοση του συστήματος είναι
6
η=
ΓW |aD |2
=
ΓS |aS |2 + (ΓD + ΓW )|aD |2
Γ W κ2
[
]2
ΓS (ΓD + ΓW )2 + (ω − ωD ) + (ΓD + ΓW )κ2
Η απόδοση γίνεται μέγιστη όταν ω = ωD και η μέγιστη απόδοση είναι
ηmax
Γ W κ2
ΓD ΓS ΓD[
= [(
)
]
(
)2 ]
ΓW
ΓW
κ2
1+
+
1+
ΓD ΓS ΓD
ΓD
Το πρόβλημα τώρα είναι ισοδύναμο με τη μεταφορά μέγιστης ισχύος, δηλ. ποιο φορτίο ΓW
μεγιστοποιεί την η. Η απάντηση είναι
√
κ2
ΓW = ΓD 1 +
ΓS ΓD
Επομένως, για
κ
√
≳1
ΓS ΓD
βρισκόμαστε στην περιοχή της ισχυρής√σύζευξης όπου μπορεί να γίνει μεταφορά ενέργειας με
υψηλή απόδοση. Παραστατικά, ο όρος ΓS ΓD δείχνει το ρυθμό απώλειας ενέργειας
από πηγή
√
και δέκτη, ενώ ο όρος κ δείχνει το ρυθμό ανταλλαγής ενέργειας. Εάν κ ≳ ΓS ΓD , τότε το
ποσό ενέργειας που προλαβαίνει να μεταφερθεί είναι μεγαλύτερο από αυτό που χάνεται στις
απώλειες.
Το αντικείμενο της παρούσας πρότασης είναι η μελέτη και ο σχεδιασμός καταλλήλων διατάξεων
για ασύρματη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας/ισχύος. Επομένως, τα επιμέρους βήματα για να
μπορέσουμε να φθάσουμε στο επίπεδο να μπορούμε να σχεδιάζουμε τέτοια συστήματα και να
προτείνουμε καινοτόμα προϊόντα βασισμένα σε αυτήν την τεχνολογία, είναι:
1. Ενημέρωση από τη διεθνή βιβλιογραφία και αγορά με στόχο παρουσίαση των τελευταίων
επιστημονικών εξελίξεων και προϊόντων στον τομέα αυτό.
Σχήμα 3.1: Βασική διάταξη που επιδεικνύει την ασύρματη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας ικανής να
ανάψει λαμπτήρα 60 W σε απόσταση 2.5 − 3 m [7].
7
2. Κατασκευή και πειραματική μελέτη πρωτοτύπων διατάξεων. Σε αυτό το στάδιο θα εξετάσουμε τη λειτουργία πραγματικών διατάξεων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας με σκοπό
την παραμετρική διερεύνηση και του βέλτιστου σημείου λειτουργίας τους.
3. Αγορά του λογισμικού εργαλείου COMSOL για αναπαραγωγή των θεωρητικών υπολογισμών για συστήματα που περιγράφονται στις υπάρχουσες δημοσιεύσεις. Αυτό θα μας
δώσει τη δυνατότητα να κατανοήσουμε σε βάθος τη λειτουργία συστημάτων ασύρματης
μετάδοσης ισχύος με σκοπό να προχωρήσουμε σε πιο σύνθετες διατάξεις άμεσης εφαρμογής.
4. Αναζήτηση και εξερεύνηση άλλων γεωμετριών και δομών για τέτοια συστήματα μεταφοράς ενέργειας με στόχο τον βέλτιστο σχεδιασμό τέτοιων συστημάτων.
5. Ανάπτυξη μεθοδολογίας σχεδιασμού και εξομοιώσεις για μελέτη λειτουργίας τέτοιων
διατάξεων με σκοπό τη μεθοδευμένη συστηματική μελέτη τους.
6. Τελική έκθεση με συμπεράσματα-ευρήματα και μελλοντική έρευνα για το θέμα.
Πίνακας 3.1: Συστήματα που χρησιμοποιούνται για μεταφορά/οδήγηση ηλεκτρικής ενέργειας
.
Συχνότητα (Hz)
Σύστημα μεταφοράς/οδήγησης ενέργειας
0 − 104
104 − 108
108 − 1010
1010 − 1012
γραμμές μεταφοράς ισχύος / τηλεφωνικές γραμμές
ομοαξονικά καλώδια
ομοαξονικά καλώδια και κυματοδηγοί
κυματοδηγοί
0 − 104
104 − 107
107 − 1010
1010 − 1012
ασύμφορα για κεραίες (απαιτείται μεγάλο φυσικό μέγεθος)
ραδιοφωνικά κύματα με κεραίες
τηλεοπτικά σήματα με κεραίες
ραντάρ
Κάθε ένα από τα παραπάνω στάδια συνοδεύεται από μια έκθεση αναφοράς. Ακόμη, τα αποτελέσματα της έρευνας θα δημοσιευτούν σε επιστημονικά περιοδικά αναγνωρισμένα από επίσημους διεθνείς επιστημονικούς φορείς και θα παρουσιαστούν σε συνέδρια και επιστημονικές και
επαγγελματικές ημερίδες όπου αυτό είναι δυνατό.
Η ερευνητική ομάδα απαρτίζεται από τρία μέλη τα οποία έχουν το κατάλληλο επιστημονικό
επίπεδο και την απαραίτητη ερευνητική και εργασιακή εμπειρία ώστε να αντεπεξέλθουν με
επιτυχία στη νέα αυτή πρόκληση.
8
Βιβλιογραφία
[1] Giler E. http://www.ted.com/talks/eric_giler_demos_wireless_electricity.
html. (last accessed 15-05-2011). The link http://www.witricity.com is a good
starting point to learn about this technology.
[2] Hamam R.E., Karalis A., Joannopoulos J.D., and Soljačić M. Efficient weakly-radiative
wireless energy transfer: An EIT-like approach. Annals of Physics, 324:1783–1795, 2009.
[3] Haus H.A. and Huang W. Coupled-Mode Theory. IEEE Proc., 79(10):1505–1518, October
1991.
[4] Joannopoulos J.D., Karalis A., and Soljačić M. Wireless Non-Radiative Energy Transfer.
US Patent 2007/0222542 A1, September 2007.
[5] Karalis A., Joannopoulos J.D., and Soljačić M. Efficient wireless non-radiative mid-range
energy transfer. Annals of Physics, 323:34–48, 2008.
[6] Kurs A. Power Transfer Through Strongly Coupled Resonances.
Massachusetts Institute of Technology, 2007.
Master’s thesis,
[7] Kurs A., Karalis A., Moffatt R., Joannopoulos J.D., Fisher P., and Soljačić M. Wireless
Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances. Science, 317:83–86, July
2007.
[8] Kurs A., Moffatt R., and Soljačić M. Simultaneous mid-range power transfer to multiple
devices. Applied Physics Letters, 96, 2010.
[9] Moffatt R.A. Wireless Transfer of Electric Power. BSc thesis, Massachusetts Institute of
Technology, 2009.
[10] Schneider D. Electrons unplugged. IEEE Spectrum, 47(5):30–35, 2010.
[11] Stark J.C. III. Wireless Power Transmission Utilizing a Phased Array of Tesla Coils.
Master’s thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2004.
[12] Trikolikar A.A., Nalbalwar S.L., and Bhagat M.P. Review of Wireless Power Transmission
by Using Strongly Coupled Magnetic Resonance. Int. Journal of Advanced Engineering
& Applications, page 177, January 2010.
[13] Wei X.C. and Li E.P. Simulation and Experimental Comparison of Different Coupling
Mechanisms for the Wireless Electricity Transfer. Journal of Electromagnetic Waves &
Applications, 23:925–934, 2009.
9