Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bortolin, Tales Luiz
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19450
Resumo: Harvesting energy from vibrations by means of transducers is becoming a promising solution, within the context of IoT (Internet of Things), for supplying microsensor nodes and microcircuits. However, in order to extract electrical energy from the vibrations, piezoelectric transducers are necessary, which in turn convert the kinetic energy of the vibrations into electrical energy. For this, this work seeks to develop a vibrational energy collector, which consists of a switched inductor as low-loss energy transfer device, and functional modules required by the harvester for signal transformation and conditioning. Systematically, the various sensor modules of the system, necessary for the effective control of the energy harvesting process, are cataloged and the control variables are defined in function of these sensors by means of a control logic module described and modelled in Verilog-A language. The several modules used to build the energy harvester system (Energy-Harvester System) were simulated and its control verified. Simulation results showed the correct functioning of the system, the effect of the energy investment on the battery charging profile and the possibility of operating with maximum energy harvesting through the control of investment and harvesting times with the addition of an MPPT algorithm (Maximum Power Point Tracking).
id UFSM_7c1a834ccf92badbcee2868d33447583
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/19450
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coletaBehavioral modeling, as a tool for analysis and design, of a piezoelectric energy harvester with controlled energy-investment for maximum harvesting point trackingColetor de energia piezelétricoTransdutor piezelétricoDescrição comportamental do circuitoPiezoelectric energy harvestingPiezoelectric transducerCircuit behavioral descriptionCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOHarvesting energy from vibrations by means of transducers is becoming a promising solution, within the context of IoT (Internet of Things), for supplying microsensor nodes and microcircuits. However, in order to extract electrical energy from the vibrations, piezoelectric transducers are necessary, which in turn convert the kinetic energy of the vibrations into electrical energy. For this, this work seeks to develop a vibrational energy collector, which consists of a switched inductor as low-loss energy transfer device, and functional modules required by the harvester for signal transformation and conditioning. Systematically, the various sensor modules of the system, necessary for the effective control of the energy harvesting process, are cataloged and the control variables are defined in function of these sensors by means of a control logic module described and modelled in Verilog-A language. The several modules used to build the energy harvester system (Energy-Harvester System) were simulated and its control verified. Simulation results showed the correct functioning of the system, the effect of the energy investment on the battery charging profile and the possibility of operating with maximum energy harvesting through the control of investment and harvesting times with the addition of an MPPT algorithm (Maximum Power Point Tracking).Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESColetar energia das vibrações por meio de transdutores está tornando-se uma solução promissora, dentro do contexto de IoT (Internet of Things), para a alimentação de nós microssensores e microcircuitos. Contudo, para extrair energia elétrica a partir das vibrações é necessária a utilização de transdutores piezelétricos, que por sua vez, convertem a energia cinética das vibrações em energia elétrica. Para tal, este trabalho busca desenvolver um coletor de energia vibracional, o qual é composto por um indutor comutado como meio de transferência de energia de baixa perda, e por módulos funcionais requeridos pelo coletor para transformação e condicionamento do sinal. De forma sistemática, os diversos módulos sensores do sistema, necessários para o efetivo controle do processo de coleção de energia, são catalogados e as variáveis de controle são definidas em função desses sensores por meio de um módulo de controle lógico descrito e modelado em linguagem Verilog-A. Os diversos módulos que compõem o sistema de coleta de energia (Energy-Harvester System) foram simulados e o controle verificado. Resultados de simulação mostraram o correto funcionamento do sistema, o impacto do investimento de energia no perfil de carga da bateria e a possibilidade de se operar com máxima coleta de energia a partir do controle dos tempos de investimento e coleta com a adição de um algoritmo de MPPT (Maximum Power Point Tracking).Universidade Federal de Santa MariaBrasilCiência da ComputaçãoUFSMPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoCentro de TecnologiaAita, André Luizhttp://lattes.cnpq.br/1940130702621909Martins, Mário Lúcio da Silvahttp://lattes.cnpq.br/2730012969211616Girardi, Alessandro Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/9078785342700446Bortolin, Tales Luiz2020-01-30T13:41:11Z2020-01-30T13:41:11Z2019-08-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19450porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2020-01-31T06:00:34Zoai:repositorio.ufsm.br:1/19450Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2020-01-31T06:00:34Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
Behavioral modeling, as a tool for analysis and design, of a piezoelectric energy harvester with controlled energy-investment for maximum harvesting point tracking
title Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
spellingShingle Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
Bortolin, Tales Luiz
Coletor de energia piezelétrico
Transdutor piezelétrico
Descrição comportamental do circuito
Piezoelectric energy harvesting
Piezoelectric transducer
Circuit behavioral description
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
title_short Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
title_full Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
title_fullStr Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
title_full_unstemmed Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
title_sort Modelagem comportamental como ferramenta de análise e projeto de um coletor de energia piezelétrico com investimento de energia controlado para busca do ponto de máxima coleta
author Bortolin, Tales Luiz
author_facet Bortolin, Tales Luiz
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Aita, André Luiz
http://lattes.cnpq.br/1940130702621909
Martins, Mário Lúcio da Silva
http://lattes.cnpq.br/2730012969211616
Girardi, Alessandro Gonçalves
http://lattes.cnpq.br/9078785342700446
dc.contributor.author.fl_str_mv Bortolin, Tales Luiz
dc.subject.por.fl_str_mv Coletor de energia piezelétrico
Transdutor piezelétrico
Descrição comportamental do circuito
Piezoelectric energy harvesting
Piezoelectric transducer
Circuit behavioral description
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
topic Coletor de energia piezelétrico
Transdutor piezelétrico
Descrição comportamental do circuito
Piezoelectric energy harvesting
Piezoelectric transducer
Circuit behavioral description
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
description Harvesting energy from vibrations by means of transducers is becoming a promising solution, within the context of IoT (Internet of Things), for supplying microsensor nodes and microcircuits. However, in order to extract electrical energy from the vibrations, piezoelectric transducers are necessary, which in turn convert the kinetic energy of the vibrations into electrical energy. For this, this work seeks to develop a vibrational energy collector, which consists of a switched inductor as low-loss energy transfer device, and functional modules required by the harvester for signal transformation and conditioning. Systematically, the various sensor modules of the system, necessary for the effective control of the energy harvesting process, are cataloged and the control variables are defined in function of these sensors by means of a control logic module described and modelled in Verilog-A language. The several modules used to build the energy harvester system (Energy-Harvester System) were simulated and its control verified. Simulation results showed the correct functioning of the system, the effect of the energy investment on the battery charging profile and the possibility of operating with maximum energy harvesting through the control of investment and harvesting times with the addition of an MPPT algorithm (Maximum Power Point Tracking).
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-08-23
2020-01-30T13:41:11Z
2020-01-30T13:41:11Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19450
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19450
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Ciência da Computação
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Ciência da Computação
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922083993026560