Sistema de alimentación para red de sensores inalámbricos bajo el concepto de Energy Harvesting implementando sensores de vibración piezoeléctrico.

Abstract

Basado en el concepto de Energy Harvesting se dispuso fabricar una fuente de energía alternativa capaz de alimentar sensores que permitan el monitoreo de estructuras civiles como puentes. Se implementaron piezoeléctricos los cuales son capaces de producir energía al aplicarles una deflexión, esto sumado a varios componentes electrónicos permitieron manipular esta energía, almacenarla y posteriormente entregarla a una carga. Este objetivo, desarrollar un cosechador de energía autosuficiente capaz de alimentar los sensores de monitoreo de salud estructural, permite disminuir las dificultades que se presentan a la hora de implementar el monitoreo de salud estructural, ya que, por la ubicación geográfica de estas estructuras, la disponibilidad de una red de energía y su aprovechamiento para la alimentación de los sistemas suele ser muy deficiente o problemática

El desarrollo del proyecto involucro tres fases principales, se inició con la caracterización de diferentes sensores piezoeléctricos, buscando de acuerdo con los criterios de bajo costo, capacidad de generación de energía, disponibilidad para su adquisición y volumen del mismo, seleccionar el adecuado para la implementación del sistema de carga, seguidamente, se inició la fase de construcción del prototipo, es decir la electrónica adicional que permitiera alcanzar los niveles de generación de energía requeridos por un nodo de la red de sensores acelerométricos desarrollados en un proyecto anterior para el monitoreo de salud estructural, es de aclarar que este sistema ya se encontraba y fue producto de un proyecto de grado en la modalidad de investigación desarrollado con anterioridad por estudiantes del programa de ingeniería electrónica de las UTS. Por otra parte esta fase, además de la electrónica que implica el desarrollo, la construcción de PCB, carcasas y demás componentes, incluyo el desarrollo de software de control, el prototipo incluye dos baterías que son conmutadas en función de la carga que registra el microcontrolador, de forma tal que se garantice un suministro constante a la carga, que pare el caso de estudio, son los nodos de la red de sensores acelerométricos.

Por último y como fase final, se establecieron una serie de pruebas, que permitieran validar el correcto funcionamiento del sistema de carga.