Transmissão de energia sem fio para circuitos de corrente contínua, com estudo de caso em alimentação instantânea de mouses

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Araújo, Elpidio Candido
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/25065
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Engenharia Eletrônica, 2019.
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spelling Araújo, Elpidio CandidoMiosso, Cristiano JacquesRondineau, Sébastien Roland Marie JosephARAÚJO, Elpidio Candido. Transmissão de energia sem fio para circuitos de corrente contínua, com estudo de caso em alimentação instantânea de mouses. 2019. xxii, 78 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://bdm.unb.br/handle/10483/25065Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Engenharia Eletrônica, 2019.Com o crescimento do consumo de dispositivos eletrônicos, principalmente por conta da Internet das coisas (IoT, do inglês Internet of Things), buscam-se meios alternativos para carregamento desses aparelhos, o que atualmente é feito por meio de pilhas e baterias. A transmissão de energia sem fio é uma tecnologia promissora que permite que usuários energizem dispositivos de maneira prática e confortável, além do fato de que contribui com o meio ambiente, já que permite a eliminação de pilhas e baterias. Existem várias técnicas para transmissão de energia sem fio, como por indutância, por laser e por microondas utilizando antenas. A transmissão por microondas é feita utilizando uma fonte transmissora e um receptor que consiste em uma antena, um circuito de casamento de impedância e um circuito retificador, denominado rectenna. Esse sistema tem geração de energia geralmente entre micro a mili watts, o que possibilita carregar pequenos dispositivos. Neste trabalho foi proposto, implementado e avaliado um sistema baseado em rectenna compacta, utilizando antena quadrada de microfita, e em um circuito retificador com configuração de dobrador de tensão com base em diodos em paralelo. O dobrador de tensão visa o aumento da eficiência de conversão de energia de Radiofrequência (RF) em energia contínua (DC, do inglês Direct Current), com respeito a uma solução com diodo único. O circuito foi projetado e construído para funcionar em uma frequência central de 2,4 GHz com um substrato de FR-4, a carga foi um mouse, que foi utilizado como estudo de caso. A antena escolhida foi uma antena de microfita de mesmo substrato do circuito, com alimentação por fenda. Para avaliação do sistema, foram realizadas simulações bem como a montagem do circuito completo projetado, seguida de ensaios em laboratório. As simulações foram baseadas nos programas SPICE®, ADS® e MatLab®, para análise dos circuitos, e no programa HFSS® para análise de desempenho da rectenna. Em simulação o sistema alcançou uma eficiência máxima de 50 % e no circuito fabricado uma eficiência de 5 %. A antena foi projetada para uma largura de banda de 250 MHz com coeficiente de reflexão abaixo de -15 dB, e os resultados experimentais indicaram uma banda de 250MHz com coeficiente de reflexão acima de -7.3 dB. Essas discrepâncias se dão provavelmente pelas tolerâncias nas especificações dos dispositivos utilizados, pela inclusão de um resistor no divisor de potência Wilkinson e pelas perdas na transição entre o conector e o circuito.Submitted by Caroline Botelho Teixeira (carolinebotelhoteixeira@gmail.com) on 2020-06-18T22:54:41Z No. of bitstreams: 1 2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdf: 7841662 bytes, checksum: 427667bceea21abdeb23d8f43b53ba82 (MD5)Approved for entry into archive by Biblioteca Digital de Monografias Gerência (bdm@bce.unb.br) on 2020-07-29T13:26:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdf: 7841662 bytes, checksum: 427667bceea21abdeb23d8f43b53ba82 (MD5)Made available in DSpace on 2020-07-29T13:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdf: 7841662 bytes, checksum: 427667bceea21abdeb23d8f43b53ba82 (MD5)With the increase of the electronic device consumption, primarily due to the Internet of Things (IoT), some effort has been applied to find new alternatives of charge of these devices. The wireless energy transmission is a promising technology that allows the users to charge their devices practically and comfortably, beyond the fact by the elimination of batteries. There are diverse techniques of wireless energy transmission, such as by inductance, by laser and by microwaves using antennas. The microwave transmission uses a transmitter source and a receiver that consists of an antenna, an impedance matching circuit, and a rectifier circuit, so-called rectenna. This system has the capability of energy generation between micro and milliwatts, which allows the charge of small devices. In this work, it was proposed the implementation and evaluation of a compact rectenna based system. It was utilized a square microstrip antenna and a rectifier circuit with the configuration of a voltage doubler based on parallel diodes. The voltage doubler aims the increase of the efficiency in the conversion of the Radio Frequency (RF) energy into direct current (DC), concerning a solution with a single diode. The circuit was projected and built to work a central frequency of 2.4 GHz with a substrate of FR-4, the load was a mouse, as a case study. The antenna selected was an antenna of microstrip with the same substrate of the circuit and the aperture-coupled feeding. Simulations and laboratory tests were done to evaluate the system. The simulations were based on SPICE and ADS. For the circuit analysis, it was used the Matlab, and for the study of the rectenna performance the HFSS. By simulation, the system reached a maximum e_ciency of 50% while the prototiype 5%. The antenna was projected to a bandwidth of 250 MHz with a reection coe_cient lower than -15 dB. The experimental results revealed a bandwidth of 250 MHz and a reection coeficient higher than -7.3 dB. These di_erences could exist due to the tolerances in the specification of the used devices, the insertion of the resistor in the Wilkinson power divider, and the losses in the transmission between the connector and the circuit. Future works consist of an efficiency analysis with the removal of the resistor in the Wilkinson power divider, implementation of a transmitter with the frequency of 2.4 GHz and a power of 30 dBm and also a controlled transmitter for the transmission of the necessary energy to the source circuit. This can improve the efficiency of the complete system.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar meu trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessEnergia elétrica - transmissãoPrototipagemCorrentes contínuasTransmissão de energia sem fio para circuitos de corrente contínua, com estudo de caso em alimentação instantânea de mousesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2020-07-29T13:26:03Z2020-07-29T13:26:03Z2019-07-10porreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1817http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/25065/2/license.txt21554873e56ad8ddc69c092699b98f95MD52ORIGINAL2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdf2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdfapplication/pdf7841662http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/25065/1/2019_ElpidioCandidoAraujo_tcc.pdf427667bceea21abdeb23d8f43b53ba82MD5110483/250652020-07-29 10:26:03.502oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712020-07-29T13:26:03Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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