CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Desarrollo de un plataforma de pruebas para la caracterización de un transductor piezoeléctrico

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: LÓPEZ LAPEÑA, ÓSCAR

Departament: EEL

Títol: Desarrollo de un plataforma de pruebas para la caracterización de un transductor piezoeléctrico

Data inici oferta: 19-07-2022     Data finalització oferta: 19-03-2023


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Energy harvesting, piezoelectrics, low-power converters
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
El uso de sensores autónomos integrados en prendas plantea un
reto en cuanto a su alimentación. Entre ellos, el uso de sensores
en zapatillas deportivas permite observar multitud de
caracteristicas fisiologicas, desde la distribución de fuerzas en
los pies durante la pisada hasta el acoplamiento de electrodos
para realizar electrocardiogramas. Por otra parte, estos
elementos están sometidos a esfuerzos mecánicos al caminar que
pueden transformarse en energía electricas que alimente a estos
sensores.
Este proyecto plantea el diseño de un sistema de captación de
energía que aproveche los esfuerzos mecánicos que se realizan al
caminar. El trabajo se estructurará en las siguientes fase:
1- Busqueda bibliografica del estado del arte. Analizará cada una
de las posibilidades con el fin de determinar la más adecuada
para el proyecto.
2- Selección del transductor mecánico y diseño del circuito de
acondicionamiento para cargar un supercondensador.
3- Diseño de un sistema para la monitorización del transductor.
Este sistema debe incorporar desde los sensores necesarios para
observar el funcionamiento del sistema, un microcontrolador que
realice las medidas y un sistema de comunicaciones para
transmitir la información a un ordenador.
4- Montaje de un prototipo
5- Pruebas y ensayos
6- Redacción de la memoria
 
Overview (resum en anglès):
Due to the current need, both to automate processes and to collect data in real time and the limitations that this entails, new fields of study appear, such as the energy harvesting, which are undergoing a great evolution in recent years.

It is for this reason that this final degree project focuses on the study of piezoelectric devices and their application in the field of energy harvesting. The main objective is, through the development and adaptation of a test platform, to investigate the characteristics and both the electrical and mechanical model of piezoelectric transducers, as well as supplying a load, through an integrated conditioning circuit, with much higher power than that generated by the piezoelectric transducer.

The methodology used in this work combines an exhaustive literature review and experimental tests. The existing literature on piezoelectric devices has been reviewed and relevant data on their electromechanical behavior have been collected. In addition, experimental tests have been carried out using a test bench to obtain the necessary values of the electromechanical model and validate its precision.

The results obtained show that the electromechanical model used is adequate to describe the behavior of piezoelectric transducers in the context of energy harvesting devices. The experimental values of the proposed model have been obtained, as well as a precise relationship between the voltage produced by the piezoelectric as a function of different parameters such as the applied acceleration, the working frequency or the implemented load resistance.

Therefore, it has been understood that the energy capture system presented in this work offers a sustainable and efficient solution in terms of energy consumption by being able to power a low consumption device without the need to use batteries or rechargeable batteries.

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