Scientific area: Automação e Controlo
Alimentação de sensores através da energia da RF
Submited 2016-01-20
Student: Tiago Filipe da Cunha Teixeira Number: 65371 Email: a65371@alunos.uminho.pt
Start date: 14/09/2015
Supervisor:
Name: Agostinho Gil Teixeira Lopes
Email: gil@dei.uminho.pt
Description:
Com este tema de investigação pretende-se construir um protótipo capaz de alimentar sensores de baixo consumo (na ordem dos 50 mW) com energia proveniente de ondas de radiofrequência. O tema foi proposto pela empresa “Bioinvitro – Biotecnologia, Lda.” [1], esta é uma empresa capaz de responder a diferentes desafios na produção de plantas selecionadas e na produção de inóculo de cogumelos. A empresa pretende criar uma solução de rede de sensores sem fios para medir parâmetros como temperatura, humidade, luminosidade, oxigénio e dióxido de carbono dentro das suas estufas.
A energia proveniente das ondas de radiofrequência para alimentação desses sensores mostrou-se interessante para ser investigada, pois os sensores funcionarão em qualquer lugar dentro do alcance da fonte de energia RF. O fornecimento de energia é de um para muitos, ou seja, apenas com um transmissor é possível alimentar muitos sensores, desde que estes estejam sintonizados na mesma frequência do transmissor e sem utilização de cabos. Os efeitos do clima ou da hora do dia são mínimos e com esta solução também existe a vantagem de que o produto final não necessita de manutenção.
Cada vez mais se usa a monitorização e as redes de sensores sem fios, nas mais diversas áreas. Tendo este sistema sucesso, poderá ser um avanço para muitas aplicações no futuro, pois as ondas de radiofrequência existem quase por todo o lado devido aos diversos equipamentos que as geram. As estações de rádio FM, televisão e telemóveis são apenas alguns exemplos. Esta solução, para aplicações de baixo consumo poderá eliminar as pilhas ou baterias convencionais, ajudando assim também o meio ambiente devido à sua reciclagem.
Objectives:
O objetivo deste projeto é desenvolver dois protótipos, um protótipo transmissor de sinais de radiofrequência e outro que seja capaz de converter a energia das ondas eletromagnéticas geradas por esse transmissor em energia elétrica e armazená-la num ultracondensador. A energia elétrica armazenada terá a finalidade de alimentar um conjunto de sensores de baixo consumo. Neste segundo protótipo mencionado, é de realçar que este é o mais importante, pois é o produto que terá de se multiplicar para alimentar mais que um conjunto de sensores.
Para se extrair a energia das ondas eletromagnéticas é necessário utilizar uma antena para receber o sinal, de seguida vai-se retificar o sinal recolhido para tensão em corrente contínua, através de um retificador. Depois é ajustado o nível de tensão para o carregamento do ultracondensador [2].
Fases do trabalho:
F1 - Investigação bibliográfica
Estado da arte
Investigação bibliográfica sobre antenas, transmissores e recetores RF
Investigação bibliográfica sobre alimentação de sensores através da energia RF e topologias RF-DC
Planeamento para o funcionamento do projeto
F2 - Identificar soluções a apresentar
Definição da antena
Definição do transmissor
Definição do recetor/topologias RF-DC
F3 - Desenvolvimento e testes do circuito do transmissor
Desenvolvimento elétrico
Testes
F4 - Desenvolvimento e testes do circuito do recetor
Desenvolvimento elétrico
Testes
F5 – Implementação
Integração dos sistemas
Testes
F6 - Análise dos resultados obtidos
Conclusões sobre o desempenho do conjunto
F7 - Desenvolvimento do protótipo final
Desenvolver as placas eletrónicas em circuito impresso
Teste do funcionamento da placa e do protótipo
F8 – Conclusões
Conclusões sobre o desempenho final do protótipo
Conclusões sobre trabalho futuro que pode ser realizado
F10 - Redação da dissertação
Redação da dissertação
Keywords:
Radiofrequência, conversor RF-DC, ultracondensador
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