Estudio y caracterización de sistemas electrónicos para la captación de energía de baja potencia

Abstract

[CASTELLÀ] Este proyecto recoge el proceso de estudio y diseño de un sistema de generación y recolección eficiente de energía de tipo electromagnética el cual es capaz de generar esta energía a partir de movimientos de baja frecuencia presentes en el medio marino, específicamente por el movimiento de las olas, para así poder alimentar una carga de baja potencia, como por ejemplo módulo de transmisión de datos y geolocalización compacto (Sigfox). El sistema está compuesto por un captador de energía de tipo electromagnético, que generará un voltaje donde pasará por un puente de diodos para obtener corriente continua. Esta corriente será adecuada por una placa ADP5092 de Energy Harvesting o recolección de energía, que administra, recolecta y adecua esta energía para ser almacenada en una batería o un supercondensador, por otro lado, se ha montado un circuito que se utilizará para caracterizar la carga y poder comprobar que está realizando su trabajo correctamente. Además, el proyecto recoge los ensayos realizados con diversos captadores de energía. A partir de estos y con los conocimientos teóricos y ensayos realizados, se ha marcado como objetivo ver en qué situación viable se encuentra este proyecto para conseguir un sistema eficiente de gestión de energía y poder aplicarlo con diferentes captadores de energía. El primer paso a la hora de realizar el proyecto, va ser centrarse en el estudio de los diversos captadores de energía desarrollados en el centro SARTI de la UPC de Vilanova i la Geltrú, entendiendo su funcionamiento y observando cuanta energía podemos generar mediante estos captadores y ver si cumple los requisitos necesitados. Por esta razón se ha creado un apartado teórico donde se podrá observar factores tan relevantes como el límite de potencia generada para cada captador de energía. El segundo paso que se ha realizado ha sido la rectificación de la señal generada por el captador mediante un puente de diodos, para luego poder gestionar esta energía mediante una placa de adecuación energía y almacenarla en una batería o en un supercondensador. El tercer paso que se ha realizado ha sido el estudio de una posible carga, donde aplicando los conocimientos teóricos, se ha podido crear un circuito que pudiese estudiar la energía existente en la carga, por ejemplo, en el módulo Sigfox cuando se encuentra activo y cuando está en “standby”. Y, por último, el cuarto paso realizado ha sido realizar un ensayo con todos los puntos mencionados anteriormente, unificándolos, creando el sistema autónomo de generación de energía, para comprobar que la energía generada por el captador y gestionada por la placa ADP5092, almacena la energía requerida para poder alimentar la carga y esta pueda realizar su trabajo.

[ANGLÈS] This project collects the process of study and desing of an efficient system of generation and efficient harvesting of electromagnetic energy which is capable of generate this energy from low frequency movements present in the marine environment, specifically through the movement of waves to feed a load of low power, such as a module of data transmission and compact geolocation (Sigfox). The system consists of an electromagnetic type energy sensor that will generate a voltage where it will pass through a diode bridge to obtain direct current. This current will be adequate by an ADP5092 board of Energy Harvesting or energy collection, which manages, collects and adapts this energy to be stored in a battery or a supercapacitor, on the other hand, a circuit has been mounted that will be used to characterize the load and be able to verify that you are doing the job correctly. In addition, the project includes the tests carried out with various energy collectors. From these and with the theoretical knowledge and tests carried out, the objective has been to see in what viable situation this project is to achieve an efficient energy management system and be able to apply it with different energy sensors. The first step when carrying out the project, focused on the study of the various energy collectors, developed in the SARTI center of the UPC of Vilanova i la Geltrú, understanding its operation and observing how much energy we can generate through these collectors and see if it meets the necessary requirements. For this reason, a theoretical section has been created where factors such as the power limit generated for each energy collector can be observed. The second step that has been carried out has been the rectification of the signal generated by the sensor through a diode bridge, to then be able to manage this energy by means of an energy adaptation plate and store it in a battery or in a supercapacitor. The third step that has been made, has been the study of a possible load, where applying the theoretical knowledge, it has been possible to create a circuit that study the energy existing in the load, for example, in the Sigfox module when it is active and when it is on "standby". And finally, the fourth step has been to carry out a test with all the points mentioned above, unifying them, creating the autonomous power generation system, to verify that the energy generated by the collector and managed by the ADP5092 board which stores the energy required to feed the load and this can do its job.