Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Ítem Texto completo enlazado Cosecha de energía a partir de sistemas piezoeléctricos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-05-15) Fierro Parra, Ronald Kevin; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoEn el presente trabajo de tesis se propone un circuito optimizado de cosecha de energía piezoeléctrica. Este circuito presenta un modelo que depende de la arquitectura y estrategia de conmutación que se basa en la arquitectura de cosecha de energía sincronizada de interruptores en inductores (SSHI). La eficiencia de la cosecha de energía se lleva a cabo gracias al circuito paralelo de SSHI (P-SSHI) y el circuito serie de SSHI (S-SSHI) que por sí solas logran mejorar la eficiencia en la cosecha de energía. La integración de estos dos circuitos permite reducir, en mayor porcentaje, la disipación de energía en el proceso de cosechar energía piezoeléctrica. Esto debido a que el circuito P-SSHI acelera la carga (descarga) del capacitor intrínseco del transductor piezoeléctrico debido a la conexión en paralelo de un inductor y el circuito S-SSHI aprovecha la energía transferida al inductor. Se utilizó el software Proteus 8 Profesional para realizar la implementación del circuito propuesto y las simulaciones a distintas frecuencias para comprobar la eficiencia en la cosecha de energía. Los resultados de potencia recolectada que se obtuvieron en comparación con un circuito de referencia que se encuentra en el estado del arte son de 3.8 veces mayor dentro de un rango de operación con frecuencia de 5 Hz a 30 HzÍtem Texto completo enlazado Diseño y simulación de un circuito de arranque basado en la carga de empuje de Dickson para aplicaciones de cosecha de energía(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-10) Pizarro Salvador, Diego Paul; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoSegún Ericsson, líder mundial en despliegue 5G, la cantidad de dispositivos de Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés) han aumentado año tras año en promedio 15% desde el 2014. Este constante crecimiento hizo que en 2020 estos superen a la cantidad de celulares, laptops, tablets, computadoras de escritorio y teléfonos fijos combinados. Como todo dispositivo electrónico, necesitará de una fuente de alimentación local; sin embargo, al considerar tal cantidad de dispositivos a nivel mundial, esto supone un gran reto; especialmente en zonas remotas donde, en algunos casos, no se podría conectar a la red eléctrica convencional. Por ello, una alternativa en las zonas remotas debe tener como características principales una fuente "eterna" y de muy bajo o nulo mantenimiento por los costos de acercamiento a estas zonas. En consecuencia, el recolectar/cosechar (harvest) la energía de los alrededores es una opción ideal para estas aplicaciones. La cosecha de energía es el método por el cual se puede aprovechar la energía natural omnipresente en ciertas áreas; por ejemplo, la energía térmica, ya que no importe el lugar donde nos encontremos, siempre estará presente la temperatura. Es por esto por lo que la presente tesis consiste en diseñar un circuito que eleve el bajo voltaje obtenido de la cosecha de energía de una diferencia de temperatura para alimentar circuitos de bajo consumo en zonas remotas. Para ello, se tomará como base el Circuito Elevador de Voltaje de Empuje de Dickson (Dickson Charge Pump en inglés, DCP). El primer objetivo es diseñar y simular el circuito de arranque en base a su modelo matemático teniendo en cuenta la eficiencia del número de etapas. Además, el segundo objetivo es analizar cómo varían los parámetros eléctricos de la salida del circuito al cambiar los parámetros del modelo matemático, así también como identificar las limitaciones de este modelo.Ítem Texto completo enlazado Optimización de la etapa de rectificación de un circuito de cosecha de energía de doble banda: 2.4 GHz y 5.4 GHz(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-03-02) Romero Leiva, Darien Breiner; Silva Cárdenas, Carlos BernardinoLa cosecha de energía es una técnica que permite obtener pequeñas cantidades de energía. Esta energía puede almacenarse para su uso posterior. En el caso de la cosecha de energía de radiofrecuencia o a partir de ahora RF, la energía proviene de ondas electromagnéticas. Mediante esta técnica, se puede alimentar circuitos de muy bajo consumo de energía, del orden de los μJ. Para implementar la cosecha de energía es importante conocer conceptos relacionados que permitan tener una visión global de las ventajas y limitaciones de esta técnica. Por ello, en el capítulo 2, se presenta conceptos como la ecuación de transmisión de Friis, adaptación de impedancias, elevación de voltaje pasivo, parámetros de eficiencia, topologías de rectificación y gráficas de análisis de rendimiento los cuales serán útiles en el capítulo siguiente. En el capítulo 3, se presenta el procedimiento de diseño de la etapa de rectificación del circuito de cosecha de energía de doble banda: 2.45 GHz y 5.49 GHz, así como las pruebas realizadas por simulación, gráficas de resultados y análisis de estos resultados. Estos valores de frecuencia elegidos corresponden a las frecuencias centrales aproximadas usadas por el estándar IEEE 802.11 a/b/g/n o mayormente conocido como Wifi. Finalmente, se muestra que se logró hacer la cosecha de energía para señales de baja potencia entre -10 dBm y -20 dBm. Además, se obtuvo eficiencias máximas de 45.9% y 32.19 para las frecuencias de 2.45 GHz y 5.49 GHz respectivamente dentro del rango de potencias estudiado.