Estación meteorológica alimentada mediante un sistema piezoeléctrico de recolección de energía

Abstract

In order to provide information on weather conditions on the top of a mountain, both mountaineers and nearby shelter workers, a small weather station has been designed that can be easily installed at the summit to get information about the weather conditions and send it wireless to the chosen point. For this project have taken into account factors such as the environment, visual pollution and the difficulty of access that usually present these summits. For these reasons a system that requires little or no maintenance, quite small and respectful to the environment has been designed. The system is powered by Energy Harvesting using piezoelectric materials hidden inside a flag and excited by the force of the wind, while the sensors and the controller card can be installed inside the metal mast. The system has sensors of humidity, atmospheric pressure and temperature. The data of these sensors are collected by a controller card programmed to send this information every 15 minutes. This time can be varied depending on the power requirements of the system or the need to obtain information in a shorter time interval. The information read by the sensors is received by another controller card coupled to a computer in which the values of each of the sensors are displayed. An application has been programmed to be able to monitor in graphical form each of the values that are received in the shelter, thus facilitating the reading of this data. In addition, the data obtained are saved in a database that will allow statistical analyzes on the climate behavior in the summits and their environment. A study of the power consumption of the system and of each of the sensors separately has been done. This study allows us to know the limits of the power system through Energy Harvesting. The study may also serve to, in the future, add sensors and know what the potentialities depending on the power may be able to generate the power part of the system.

Con el objetivo de facilitar información sobre las condiciones meteorológicas en la cima de una montaña, tanto a los montañeros como a los trabajadores de refugios cercanos a la misma, se ha diseñado una pequeña estación meteorológica que puede ser fácilmente instalada en la cumbre para obtener información sobre las condiciones meteorológicas y enviarla vía Wireless al punto elegido. Para este proyecto se han tenido en cuenta factores como el medio ambiente, la contaminación visual y la dificultad de acceso que por lo general presentan estas cumbres. Por estas razones se ha diseñado un sistema que requiere poco o nulo mantenimiento, pequeño y respetuoso con el medio ambiente. El sistema es alimentado mediante recolección de energía obtenida del medio ambiente (Energy Harvesting) haciendo uso de materiales piezoeléctricos ocultos dentro de una bandera y excitados por la fuerza del viento, mientras que los sensores y la tarjeta controladora pueden ser instalados dentro del mástil metálico de esta. El sistema cuenta con sensores de humedad, presión atmosférica y temperatura. Los datos de estos sensores son recolectados mediante una tarjeta controladora programada para enviar dicha información cada 15 minutos. Este tiempo se puede variar en función de los requerimientos de potencia del sistema o de la necesidad de obtener información en un menor intervalo de tiempo. La información leída por los sensores es recibida por otra tarjeta controladora acoplada a un ordenador en el que se visualizan los valores de cada uno de los sensores. Se ha programado una aplicación para poder monitorizar en forma de gráfica cada uno de los valores que son recibidos en el refugio, facilitando así la lectura de estos datos. Además, los datos obtenidos son guardados en una base de datos que permitirá realizar análisis estadísticos sobre el comportamiento del clima en las cumbres y en el entorno de las mismas. Se ha realizado un estudio del consumo de potencia del sistema y de cada uno de los sensores por separado. Este estudio permite conocer los límites que presenta la alimentación del sistema mediante Energy Harvesting. El estudio también puede servir para, en un futuro, adicionarle sensores y conocer cuáles son las potencialidades del mismo en función de la potencia que pueda ser capaz de generar la parte de alimentación del sistema.

Amb l’objectiu de facilitar informació sobre les condicions meteorològiques en el cim d’una muntanya, ja sigui als muntanyencs com als treballadors de refugis propers a aquesta, s’ha dissenyat una petita estació meteorològica que pot ser fàcilment instal·lada a la cimera per obtenir informació sobre les condicions meteorològiques i enviar-la via Wireless al punt elegit. Per a aquest projecte s’han tingut en compte factors com el medi ambient, la contaminació visual i la dificultat d’accés que per norma general està present a les cimes. Per aquestes raons s’ha dissenyat un sistema que requereix poc o nul manteniment, petit i respectuós amb el medi ambient. El sistema és alimentat mitjançant recol·lecció d’energia obtinguda del medi ambient (Energy Harvesting) fent ús de materials piezoelèctrics ocults dins d’una bandera i excitats per la força del vent, mentrestant els sensors i la targeta controladora poden ser instal·lats dins del màstil metàl·lic d’aquesta. El sistema compta amb sensors d’humitat, pressió atmosfèrica i temperatura. Les dades d’aquests sensors són recol·lectats mitjançant una targeta controladora programada per enviar aquesta informació cada 15 minuts. Aquest temps es pot variar en funció dels requeriments de potència del sistema o de la necessitat d’obtenir informació en un menor interval de temps. La informació llegida pels sensors és rebuda per una altra targeta controladora acoblada a un ordinador en el que es visualitzen els valors de cada un dels sensors. S’ha programat una aplicació per poder monitoritzar en forma de gràfica cada un dels valor que són rebuts al refugi, facilitant així la lectura d’aquestes dades. A més, les dades obtingudes són guardades en una base de dades que permetrà realitzar anàlisis estadístics sobre el comportament del clima en les cimes i l’entorn d’aquestes. S’ha realitzat un estudi del consum de potència del sistema i de cada un dels sensors per separat. Aquest estudi permetrà conèixer els límits que presenta l’alimentació del sistema mitjançant Energy Harvesting. L’estudi també pot servir per, en un futur, addicionar sensors i conèixer quines són les potencialitats del mateix en funció de la potència que és capaç de generar la part d’alimentació del sistema.