Desarrollo de un sistema de harvesting por radiofrecuencia

Abstract

Con el creciente uso de las tecnologías IoT y el avance de las redes 5G, se está tendiendo a una sociedad conectada. Conceptos como las Smart cities son cada día una realidad más clara. Con el objetivo de adaptar la tecnología que permita el desarrollo de estos conceptos, es necesario una amplia red de sensores y sistemas que permitan el manejo y envío de la información. Para la consecución de este objetivo, es necesario dotarlos de dispositivos que generen la energía que van que van a consumir aprovechando las fuentes de energía que hay en el entorno. Es aquí donde juega un papel crucial los sistemas de harvesting. Estos van a transformar dicha energía en potencia eléctrica que permita la autonomía de los dispositivos que integren la red. Dado la gran cantidad de señales que están presentes en el espectro radioeléctrico, estas pueden suponer una fuente de energía que permita la autonomía de los dispositivos que la logren captar. Los sistemas de harvesting de RF usan antenas que permiten captar esta señal y convertirla en una fuente de energía. El objetivo que persigue este trabajo es el diseño de un sistema harvesting de RF, establecer los requisitos necesarios de funcionamiento y de control y manejo del almacenamiento de la energía. Con este motivo, se implementará un demostrador, que permita almacenar la energía de RF del ambiente y que gestione la energía necesaria para el funcionamiento del sistema. El resultado esperado será un sistema inteligente, capaz de gestionar la energía y que optimice el consumo de esta.

With the increasing use of IoT technologies and the advancement of 5G networks, there is a trend towards a connected society. Concepts such as Smart Cities are becoming a clearer reality every day. In order to adapt the technology that allows the development of these concepts, a wide network of sensors and systems that allow the handling and sending of information is necessary. To achieve this objective, it is necessary to equip them with devices that generate the energy that they are going to consume, taking advantage of the energy sources in the environment. This is where harvesting systems play a crucial role. These will transform this energy into electrical power that allow the autonomy of the devices that make up the network. Given the large number of signals that are present in the radioelectric spectrum, these can be a source of energy that allows the autonomy of the devices that manage to capture it. RF harvesting systems use antennas to capture this signal and convert it into an energy source. The objective pursued by this work is the design of an RF collection system, establish the necessary requirements for operation and control and management of energy storage. For this reason, a demonstrator will be implemented to store the RF energy in the environment and manage the energy necessary for the operation of the system. The expected result will be an intelligent system, capable of managing energy and optimizing its consumption.

Amb el creixent ús de les tecnologies IoT i l'avanç de les xarxes 5G, s'està tendint a una societat connectada. Conceptes com les Smart cities són cada dia una realitat més clara. Amb l'objectiu d'adaptar la tecnologia que permeti el desenvolupament d'aquests conceptes, és necessari una àmplia xarxa de sensors i sistemes que permetin el maneig i enviament de la informació. Per a la consecució d'aquest objectiu, és necessari dotar-los de dispositius que generin l'energia que van que consumiran aprofitant les fonts d'energia que hi ha en l'entorn. És aquí on juga un paper crucial els sistemes de harvesting. Aquests transformaran aquesta energia en potència elèctrica que permeti l'autonomia dels dispositius que integrin la xarxa. Donat la gran quantitat de senyals que són presents en l'espectre radioelèctric, aquestes poden suposar una font d'energia que permeti l'autonomia dels dispositius que l'aconsegueixin captar. Els sistemes de harvesting de RF usen antenes que permeten captar aquest senyal i convertir-la en una font d'energia. L'objectiu que persegueix aquest treball és el disseny d'un sistema harvesting de RF, establir els requisits necessaris de funcionament i de control i maneig de l'emmagatzematge de l'energia. Amb aquest motiu, s'implementarà un demostrador, que permeti emmagatzemar l'energia de RF de l'ambient i que gestioni l'energia necessària per al funcionament del sistema. El resultat esperat serà un sistema intel·ligent, capaç de gestionar l'energia i que optimitzi el consum d'aquesta.