Desenvolvimento de um módulo de harvesting de energia eletromagnética

Abstract

Utilizando sistemas embarcados acoplados a máquinas, rapidamente obtêm-se a digitalização dos estados do equipamento. Porém, com o crescente uso de sistemas embarcados e sem fio, a produção e aplicação de baterias vem crescendo e isso implica em grande quantidade de material despendido e um acréscimo no custo de produtos além de uma manutenção constante para troca ou recarga destas baterias. A possibilidade de alimentação destes dispositivos através do harvesting da energia do ambiente é mais sustentável e economicamente mais atraente. Entretanto, com as tecnologias existentes atualmente para captação da energia do ambiente ainda é difícil a obtenção de toda a energia necessária. Por isso é necessário a utilização de topologias variadas de circuitos elétricos que permitam controlar a potência energética absorvida, de forma que fique ideal para o uso nos componentes e dispositivos eletrônicos atuais. Neste trabalho apresenta-se a fundamentação teórica, o planejamento metodológico e os testes realizados durante o desenvolvimento de um sistema de harvesting de energia baseado em energia eletromagnética. Este sistema baseia-se na coleta da energia despendida pelo campo magnético gerado por um motor utilizando uma bobina, o tratamento da tensão gerada através de um circuito retificador de precisão e a manutenção da potência utilizando um circuito integrado dedicado. Com as tensões atingidas ao final do sistema, pode-se alimentar sistemas de Internet das Coisas baseados em microcontroladores, comumente alimentados com 3,3V.

Using embedded systems attached into machines, we can quickly obtain the status of equipments digitaly. However, with the increasing use of embedded systems and wireless devices, batteries production and application has been growing and this implies a large amount of expended material and an addition in product cost besides a constant maintenance for substituting or recharging these batteries. The possibility of powering these devices using enviroment energy harvesting is more sustainable and economically more attractive. However, with the technologies currently available to collect enviroment energy, it is still difficult to obtain whole needed energy. That is why is necessary to use varied electric circuit topologies that allow to control the absorbed energetic power, so that it is usable in present components and electonic devices. This work presents the theoretical foundation, methodological planning and the tests performed during the development of an energy harvesting system based on electromagnetic energy. This system is based on the harvest of energy expended by the magnetic field generated by a motor using a coil, the treatment of the generated voltage through a precision rectifier circuit and the maintenance of power using a dedicated integrated circuit. With the voltages reached at the end of the system, it is possible to power Internet of Things systems based on microcontrollers, commonly powered with 3.3V.