Diseño de un sistema de alimentación de un dispositivo portátil por recolección de energía de la pisada

Ayerbe Monclús, Gonzalo
Casas Nebra, Roberto José (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2019
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Tecnología Electrónica

Graduado en Ingeniería Electrónica y Automática

Resumen: En la actualidad, el uso de dispositivos wearable que utilizan transductores piezoeléctricos como Energy Harvesting para autoalimentarse, evitando así el uso de baterías y su contaminación, se multiplica exponencialmente. Esto se debe a su bajo nivel de consumo de energía y su reducido tamaño. La variedad de formas de recolección de esta energía es muy amplia, pero destacaremos la marcha humana, la energía que se desprende al caminar o correr.
En este trabajo se ha analizado la situación actual, recabando información de la piezoelectricidad y de los piezoeléctricos. Se han comparado numerosos ejemplos de utilización de diferentes piezoeléctricos en diferentes formas de recolección. Se ha tratado de escoger los más eficientes para la aplicación a la marcha humana, dentro de las nuestras posibilidades tanto por precio como por tiempo. Los piezoeléctricos seleccionados se han caracterizado y utilizado para realizar las diferentes mediciones. Se han analizado los circuitos de acondicionamiento que habitualmente se utilizan y se ha elegido el módulo más adecuado para nuestra aplicación. Con los diferentes piezoeléctricos y las posibles configuraciones del módulo de acondicionamiento se han realizado diversas simulaciones y mediciones tratando siempre de maximizar la generación de energía y de optimizar su almacenamiento. Se ha diseñado un prototipo PCB en el que se ha añadido un regulador de tensión para adaptarlo a los dispositivos wearable para los que está diseñado. Esta placa no se ha fabricado, pero nos da una idea del prototipo final, su tamaño y su adaptabilidad al calzado convencional.
El resultado final es un conjunto de conclusiones a cerca del circuito y de los componentes que lo integran, que optimizan todo el proceso desde la generación hasta la alimentación, pasando por el almacenamiento.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado