Vibration Energy Harvesting

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaEsta dissertação tem por objetivo geral explorar o potencial de transdutores eletromagnéticos e piezoelétricos na captação de energia das vibrações, para diferentes valores de frequência, aceleração. Inicialmente, foram medidas as vibrações em diversos motores, assim como no passo humano, utilizando uma aplicação de software (myFrequency).De seguida procedeu-se à análise prática do transdutor piezoelétrico Midé V22B e do transdutor eletromagnético VEG-50.Para a análise da resposta de um transdutor piezoelétrico, foi implementada uma fonte de vibrações, à qual foi acoplada o medidor de vibrações e também o transdutor piezoelétrico V22B.Implementando um circuito de gestão de energia, CBC EVAL-09, foi possível converter, armazenar e disponibilizar a energia captada pelo transdutor piezoelétrico.Para a análise da resposta de um transdutor eletromagnético, foi instalada uma aplicação de software (Frequency Generator) para emular um gerador de sinais a partir de um telemóvel, para elevar a amplitude do sinal produzido foram implementados e utilizados separadamente, dois amplificadores de potência, um baseado no circuito integrado (CI) LM386N-4 e outro baseado no CI TDA2005, cuja saída excita um shaker (fonte de vibrações que teve quatro configurações diferentes). Acoplados ao shaker estão o medidor de vibrações e também o transdutor eletromagnético VEG-50. Implementando um circuito de gestão de energia, baseado no CI LTC3588-1, foi possível converter, armazenar e disponibilizar a energia captada pelo transdutor eletromagnético.Por fim, foi construído um setup experimental de demonstração, para captação de energia das vibrações e alimentação de um nó sensor wireless de baixo consumo BT510. Para a receção dos dados enviados pelo BT510, por Bluetooth, foi configurada a aplicação de telemóvel Laird Connectivity.This dissertation focuses on exploring the potential of electromagnetic and piezoelectric transducers in capturing energy from vibrations, for different values of frequency and acceleration. Initially, vibrations in several motors as well as in the human step, using a software application (myFrequency).Then, a practical analysis of the response of the piezoelectric transducer Midé V22B and the electromagnetic transducer VEG-50, was performed.For the response analysis of a piezoelectric transducer, a source of vibrations was implemented, to which we had coupled the vibration meter and also the piezoelectric transducer V22B.By implementing an energy management circuit, CBC EVAL-09, it was possible to convert, store and make available the energy captured by the piezoelectric transducer.For the response analysis of a electromagnetic transducer, a software application (Frequency Generator) was installed that allowed to emulate a signal generator from a mobile phone, to increase the amplitude of the produced signal, two power amplifiers were implemented and used separately, one based on the integrated circuit (IC) LM386N-4 and the other based on the TDA2005 IC, whose output excited a shaker (vibration generator which had four different configurations). Coupled to the shaker we had the vibration meter and also the VEG-50 electromagnetic transducer.By implementing an energy management circuit, based on the LTC3588-1 IC, it was possible to convert, store and make available the energy captured by the electromagnetic transducer.Finally, an experimental demonstration setup was built to capture energy from vibrations and a low-consumption wireless sensor node BT510 as a device to be powered. To receive the data sent by the BT510 via Bluetooth, the Laird Connectivity mobile application was configured