Diseño de un Sistema de Captación de Energía Residual Basado en el Acondicionador EH300 de la Empresa Advanced Linear Devices
- 1. UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA PROYECTO FIN DE CARRERA MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEAR DEVICES Autora: Elisa Elías González Tutores: Dr. Javier del Pino Suárez D. Juan M. Sosa Navarro Marzo 2010
- 2. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEAR DEVICES LINEARDEVICES 2 MARZO 2010
- 3. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 2. Objetivo 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 3 MARZO 2010
- 4. Introducción Energy Harvesting: Proceso de captura de cantidades ínfimas de energía a partir MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE de una o más fuentes naturales, su acumulación y almacenamiento para un determinado uso posterior Solar • Historia • Actualidad Mecánica • Tipos de energía Eólica Termoeléctrica Sonora DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 4 MARZO 2010
- 5. Introducción Energía solar: Forma de obtención de MICROELECTRÓNICA APLICADA energía a partir de células fotovoltaicas INSTITUTO UNIVERSITARIO DE • Placas solares • Células de plástico flexible y resistente DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 5 MARZO 2010
- 6. Introducción Energía mecánica MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Aprovechamiento del movimiento de una masa que vibra solidariamente con la perturbación exterior •Reloj de péndulo •Magnetización de la masa •Materiales piezoeléctricos Masa magnetizada Piezoeléctrico DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 6 MARZO 2010
- 7. Introducción Energía eólica MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE • Fuente Fuerza del viento Aerogeneradores Velocidad del viento necesaria de 3 a 24 m/s DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 7 MARZO 2010
- 8. Introducción Energía termoeléctrica MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE La diferencia de temperatura entre objetos y su entorno ofrece la oportunidad de extraer energía gracias a la transferencia de calor Reloj Seiko Thermic 30µW para una diferencia de 5ºC DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 8 MARZO 2010
- 9. Introducción Energía sonora Nivel de ruido (dBSPL) Fuente MICROELECTRÓNICA APLICADA 0 Silencio. INSTITUTO UNIVERSITARIO DE El sonido consiste 10 Pisada. en una vibración 20 Hoja de árboles en movimiento. del aire que se 30 Conversación en voz baja. propaga en forma 40 Biblioteca 50 Despacho tranquilo. de ondas de 60 Conversación. presión 80 Tráfico de una ciudad. dBSPL Unidad de 90 Aspiradora. medida utilizada 100 Tubo de escape de una motocicleta. 120 Concierto de rock. para el nivel de 130 Martillo neumático. potencia y de 150 Despegue de un avión a reacción. intensidad del 180 Explosión de un artefacto. sonido Referencia de niveles acústicos dañinos DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 9 MARZO 2010
- 10. Introducción Comparación energética MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Densidad de potencia Fuente de energía Fuente de información (µW/cm3) 15.000 – Sol directo Solar (exterior) De fácil obtención. 150 – Día nublado Solar (interior) 6 – Mesa de oficina Experimentos. Vibraciones 100 – 200 Shad Roundy et. al. 0,003 a 75 dB Ruido acústico Teórico 0,96 a 100 dB Variación de temperatura 10 Teórico diaria Gradiente de temperatura 15 a 10ºCelcius Stordeur & Stark, 1997 Inserciones piezoeléctricas en 330 Starner 1996 calzado Potencia eléctrica a partir de las diferentes fuentes de captación DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 10 MARZO 2010
- 11. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 11 MARZO 2010
- 12. Objetivo Capacidad de activar la línea de salida del dispositivo EH300 a partir de una fuente de MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE energía residual como es el sonido • Captación de energía sonora y conversión en energía eléctrica • Acondicionamiento de la energía eléctrica • Almacenamiento y gestión de esta energía (EH300) DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 12 MARZO 2010
- 13. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 13 MARZO 2010
- 14. Estado del arte “Acoustic Energy Harvesting using an Electromechanical Helmholtz Resonator” MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE “Demonstration of a wireless, self-powered, electroacoustic liner sistem” Fei Liu et. Al., Universidad de Florida DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 14 MARZO 2010
- 15. MICROELECTRÓNICA APLICADA Estado del arte INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Esquema de un revestimiento activo Esquema básico del EMHR autoalimentado Modelo eléctrico del EMHR y posible conexionado DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 15 MARZO 2010
- 16. MICROELECTRÓNICA APLICADA Estado del arte INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Modelo eléctrico completo •EMHR •Conversor flyback •Rectificador •Carga DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 16 MARZO 2010
- 17. Estado del arte Sistema de revestimiento activo autoalimentado MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE para la recepción de datos inalámbrico Eficiencia entre 6% y 1,5% para 140 – 161 dB DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 17 MARZO 2010
- 18. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 18 MARZO 2010
- 19. MICROELECTRÓNICA APLICADA Descripción de la propuesta INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Sistema de Acondicionador Sistema de captación de señal almacenamiento Transductor AC/AC AC/DC EH300 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 19 MARZO 2010
- 20. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 20 MARZO 2010
- 21. El módulo EH300 •Captura de energía •Almacenamiento Funciones específicas MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE •Acondicionamiento •Administración •0 - 500 V (DC o AC) Funcionamiento •200nA - 400mA Elemento Descripción general EH300 4,6mJ suministra cada módulo/ Rango de operación de 1,8V a 3,6V EH300A 30mJ suministra cada módulo/ Rango de operación de 1,8V a 3,6V EH301 8,3mJ suministra cada módulo/ Rango de operación de 3,1V a 5,2V EH301A 55mJ suministra cada módulo/ Rango de operación de 3,1V a 5,2 Módulos de la serie EH300/301 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 21 MARZO 2010
- 22. MICROELECTRÓNICA APLICADA El módulo EH300 INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Dimensiones Distribución de los pines Vista cenital Esquema de funcionamiento DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 22 MARZO 2010
- 23. MICROELECTRÓNICA APLICADA El módulo EH300 INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Diseño LabVIEW DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 23 MARZO 2010
- 24. El módulo EH300 Tiempos de activación de la salida del dispositivo MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 100Hz 500Hz 1KHz 10KHz Senoidal 5Vp 1,8’’ 1,8’’ 1,3’’ 1,3’’ Cuadrada 5Vp <1’’ <1’’ <1’’ <1’’ Rampa 5Vp 4,3’’ 3,6’’ 3,5’’ 2,6’’ Senoidal 4Vp 1’25’’ 15,3’’ 8,5’’ 2,2’’ Cuadrada 4Vp 43’’ 10’’ 6’’ 1’’ Señales periódicas Vin(V) Tiempo (m’seg’’) 3 Tras 30’’ carga a 3,3V 4 3’52’’ 5 Inmediato 6 Inmediato Señales continuas DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 24 MARZO 2010
- 25. El módulo EH300 Tiempo de activación(m’seg’’) Vin (Vpp) Voffset(V) Frec. 380Hz Frec. 450Hz 0 1’17’’ 56’’ 1 36’’ 30’’ 3 MICROELECTRÓNICA APLICADA 2 2’’ 2’’ INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3 1’’ 1’’ 0 2’37’’ 2’13’’ 1 1’55’’ 1’36’’ 2,5 2 21’’ 18’’ 3 1’’ 1’’ 3 2’’ 2’’ 2 4 1’’ 1’’ 3 25’’ 20’’ 1,5 4 1’’ 1’’ Señal periódica con nivel de continua DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 25 MARZO 2010
- 26. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 26 MARZO 2010
- 27. MICROELECTRÓNICA APLICADA El transductor electroacústico INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Sistema de Acondicionador Sistema de captación de señal almacenamiento Transductor AC/AC AC/DC EH300 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 27 MARZO 2010
- 28. El transductor electroacústico Transformación de sonido en electricidad MICROELECTRÓNICA APLICADA • Micrófono INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Necesidad de alimentación externa excepto el de bobina móvil Alta impedancia • Altavoz No necesita alimentación externa Baja impedancia Geometría DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 28 MARZO 2010
- 29. El transductor electroacústico Respuesta en frecuencia del altavoz MICROELECTRÓNICA APLICADA Altavoz convencional 16Ω y 0,3W INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Condiciones de trabajo para el cálculo de la FRF DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 29 MARZO 2010
- 30. El transductor electroacústico Tono generado con Tono generado con señal senoidal señal cuadrada MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Receptor Frecuencia Receptor Frecuencia (Hz) dBSPL dBSPL (mVpp) (Hz) (mVpp) 340 140 109,9 340 176 113,8 350 200 111,8 350 264 115,2 360 296 112,5 360 368 115,4 370 400 112,1 370 488 114,5 380 432 110,6 380 500 113 390 336 109 390 384 111,8 400 256 108 400 296 111,3 410 192 107,2 410 208 110 420 144 106,6 420 160 111 430 112 106,1 430 128 111,4 Respuesta en frecuencia Respuesta en frecuencia DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 30 MARZO 2010
- 31. El transductor electroacústico Transformada rápida de Fourier MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Tono generado con señal Tono generado con señal senoidal cuadrada Frecuencia óptima de trabajo → 380Hz DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 31 MARZO 2010
- 32. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 32 MARZO 2010
- 33. MICROELECTRÓNICA APLICADA Descripción de la propuesta INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Sistema de Acondicionador Sistema de captación de señal almacenamiento Transductor AC/AC AC/DC EH300 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 33 MARZO 2010
- 34. El conversor AC/AC •DC/DC •DC/AC Conversores de potencia MICROELECTRÓNICA APLICADA •AC/AC INSTITUTO UNIVERSITARIO DE •AC/DC Transforman señal alterna en señal alterna • Transformadores • Autotransformadores DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 34 MARZO 2010
- 35. El conversor AC/AC Amplificar la señal que se obtiene del altavoz m MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Circuito equivalente al transformador real Relación de transformación Pérdidas • En el cobre: Devanados y autoinducción de fugas. • En el hierro: Corriente magnetizante y corriente de pérdidas DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 35 MARZO 2010
- 36. El conversor AC/AC Transformador CROVISA C210 MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Entrada(Vpp) Salida(Vpp) Factor 0,1 1,44 14,4 0,2 2,8 14 0,3 4,2 14 0,4 5,8 14,5 0,5 7,12 14,2 0,6 8,56 14,3 0,7 10 14,3 0,8 11,4 14,3 0,9 13 14,4 1 14,4 14,4 1,1 15,8 14,4 1,2 17,2 14,3 Relación de transformación del transformador DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 36 MARZO 2010
- 37. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 37 MARZO 2010
- 38. MICROELECTRÓNICA APLICADA Descripción de la propuesta INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Sistema de Acondicionador Sistema de captación de señal almacenamiento Transductor AC/AC AC/DC EH300 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 38 MARZO 2010
- 39. El conversor AC/DC Transforma la señal alterna en señal continua MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE • Rectificador de media onda • Rectificador de onda completa • Doblador, triplicador o cuadriplicador de voltaje DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 39 MARZO 2010
- 40. El conversor AC/DC Cuadriplicador de voltaje MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 40 MARZO 2010
- 41. El conversor AC/DC Simulaciones: MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Esquema de simulaciones Ejemplo de simulación: 2Vpp y 380Hz DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 41 MARZO 2010
- 42. El conversor AC/DC Resultados obtenidos de las simulaciones MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Factor de Vin(Vpp) Vmax(V) VoutTeorico(V) VoutSim(V) multiplicación 1,4 0,7 2,8 2,3 3,2 2,8 1,4 5,6 5 3,6 4,2 2,1 8,4 7,8 3,7 5,8 2,9 11,6 10,1 3,5 7,1 3,6 14,2 13,4 3,8 8,6 4,3 17,1 16,4 3,8 10 5 20 19,3 3,8 11,4 5,7 22,8 22,1 3,9 13 6,5 26 25,3 3,9 14,4 7,2 28,8 28,1 3,9 15,8 7,9 31,6 30,9 3,9 17,2 8,6 34,4 33,7 3,9 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 42 MARZO 2010
- 43. El conversor AC/DC Montaje • Condensadores cerámicos de valor 1µF • Diodos Schottky MBR1100, ON MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Semiconductor Diodo Diodo Schottky 0,6V umbral 0,2V umbral 0,534V 1,5V Tensión de salida del multiplicador para una tensión de entrada de 1Vpp para dos tipos de diodos DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 43 MARZO 2010
- 44. El conversor AC/DC Resultado de las medidas sobre el circuito MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Vin(Vpp) Vmax(V) VoutMedido(V) Factor de multiplicación 1,4 0,7 2,3 3,3 2,8 1,4 5 3,6 4,2 2,1 7,7 3,7 5,8 2,9 10,8 3,7 7,1 3, 6 13,3 3,7 8, 6 4,3 16,1 3,8 10 5 18,9 3,8 11,4 5,7 21,7 3,8 13 6,5 24,7 3,8 14,4 7,2 27,4 3,8 15,8 7,9 30,1 3,8 17,2 8,6 32,8 3,8 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 44 MARZO 2010
- 45. El conversor AC/DC Configuración de salida AC + DC MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 45 MARZO 2010
- 46. El conversor AC/DC Resultados obtenidos de las simulaciones MICROELECTRÓNICA APLICADA Factor INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Vin(Vpp) Vout(Vpp) Voffset(V) Vmax(V) Multiplicación 1,4 1,4 2,3 3 3,3 2,8 2,8 5 6,4 3,6 4,2 4,2 7,7 9,8 3, 7 5,8 5,8 10,8 13,7 3,7 7,1 7,12 13,3 16,86 3,7 8,6 8,56 16 20,28 3,7 10 10 18,9 23,9 3,7 11,4 11,4 21,6 27,3 3,8 13 13 24,6 31,1 3,8 14,4 14,4 27,3 34,5 3,9 15,8 15,8 30,9 38,8 3,9 17,2 17,2 33 41,6 3,8 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 46 MARZO 2010
- 47. El conversor AC/DC Resultados de las medidas sobre el circuito MICROELECTRÓNICA APLICADA Factor INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Vin(Vpp) Vout(Vpp) Voffset(V) Vmax(V) Multiplicación 1,4 1,4 2,2 2,9 3,2 2,8 2,8 4,9 6,3 3,5 4,2 4,2 7,5 9,6 3,6 5,8 5,8 10,5 13,4 3,6 7,1 7,1 13,1 16,7 3,7 8,6 8,6 15,7 20 3,7 10 10 18,7 23,7 3,7 11,4 11,4 21,5 27,2 3,7 13 13 24,4 30,9 3,8 14,4 14,4 27,8 35 3,8 17,2 15,8 30,1 38 3,5 17,8 17,8 36,9 45,8 4,1 DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 47 MARZO 2010
- 48. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 48 MARZO 2010
- 49. Resultados finales Transductor AC/AC AC/DC EH300 MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Sistema final de pruebas DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 49 MARZO 2010
- 50. MICROELECTRÓNICA APLICADA Resultados finales INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Primera configuración (salida DC) Segunda configuración (salida AC + DC) DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 50 MARZO 2010
- 51. Resultados finales Señal cuadrada Señal senoidal Tiempo Tiempo Tiempo Tiempo MICROELECTRÓNICA APLICADA D(cm) Vin(mVpp) dB Vin(Vpp) dB INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 1ºconfig 2ºconfig 1ºconfig 2ºconfig 1 1140 120,4 1’ 1’12’’ 984 117,6 1’11’’ 1’24’’ 2 872 117,2 1’24’’ 1’39’’ 752 114,6 1’44’’ 1’59’’ 3 736 116,3 1’46’' 2’4’’ 624 113,7 2’12’’ 2’32’’ 4 520 113,4 2’57’’’ 3’23’’ 440 110,9 3’58’’ 4’22’’ 5 336 110,4 7’17’’ 7’24’’ 280 107,5 14’10’’ 12’04’' Tabla de resultados finales DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 51 MARZO 2010
- 52. Resultados finales Transductor electroacústico Acondicionamiento de la energía y almacenamiento EH300 4,6mJ MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE EH300A 30mJ Acondicionamiento Sensor Microcontrolador Radio de señal Elemento Tensión (V) Corriente (A) Tiempo (s) Energía (J) Sensor y circuito de 5 175µ 1,2 1,05m polarización Conversor A/D 3 250µ 1,2 0,9m Microcontrolador (inactivo) 3 30µ 1 90µ Microcontrolador (activo) 3 8m 0,5 12m Radio 3 20m 0,1 6m Total 20,04mJ DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 52 MARZO 2010
- 53. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10.Conclusiones y líneas futuras 11. Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 53 MARZO 2010
- 54. Conclusiones y líneas futuras Conclusiones: MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE • Se ha conseguido activar la salida del módulo EH300 a partir del sonido • Nivel mínimo de presión sonora necesario 107,5dB, equivalente a el generado por una motocicleta • Funcionamiento en ambientes muy ruidosos. Prueba con martillo hidráulico DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 54 MARZO 2010
- 55. Conclusiones y líneas futuras Líneas futuras: MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE • Miniaturización y optimización de los elementos. Altavoz Transformador Conversor AC/DC • Desarrollo de una PCB para la integración completa del sistema. • Aprovechamiento de la energía mecánica de las vibraciones. DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 55 MARZO 2010
- 56. Índice 1. Introducción MICROELECTRÓNICA APLICADA 2. Objetivo INSTITUTO UNIVERSITARIO DE 3. Estado del arte 4. Descripción de la propuesta 5. El módulo EH300 6. El transductor electroacústico 7. El conversor AC/AC 8. El conversor AC/DC 9. Resultados finales 10. Conclusiones y líneas futuras 11.Presupuesto DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 56 MARZO 2010
- 57. Presupuesto Costes Total (€) MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE Costes de recursos humanos 209,15 Costes de herramientas software 51,15 Costes de ingeniería 35.712 Costes de equipos informáticos 18 Costes de medidas 38,35 Otros costes 505,65 Subtotal 36.534,3 IGIC (5%) 1.826,7 PRESUPUESTO TOTAL 38.361€ DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEARDEVICES 57 MARZO 2010
- 58. UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA PROYECTO FIN DE CARRERA MICROELECTRÓNICA APLICADA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL BASADO EN EL ACONDICIONADOR EH300 DE LA EMPRESA ADVANCED LINEAR DEVICES Autora: Elisa Elías González Tutores: Dr. Javier del Pino Suárez D. Juan M. Sosa Navarro Marzo 2010
Notas del editor
- #3: El indice de estapresentacionconsta de los siguientespuntos, un primer apartado de introduccion, seguido del objetivo principal, unabrevedescripcion del estado del arte de esteproyecto y unadescripcion de nuestrapropuesta, paracontinuar con unaexplicación de los bloquesqueconformannuestrosistemacomenzandopor el modulo eh300, seguido del transductorelectroacustico el conversor AC/AC o de señalalterna a señalalterna y el conversor AC/DC o conversor alterna continua. Se concluirá un unaexplicación de los resultadosobtenidos, lasconclusiones y laslineasfuturas y el presupuesto.