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
dARK ID: ark:/26339/001300000hw96
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).
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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/1/19450ark:/26339/001300000hw96porAttribution-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
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