Mension La
transferencia simultánea de energía e información de ondas de luz (SLIPT)
Mension problemas , a escasez de espectro de RF, la recolección de energía de RF adolece de una
eficiencia relativamente baja y de importantes problemas técnicos relacionados
con los circuitos de transmisión y recepción
Ventaja en el RF: la tecnología inalámbrica óptica de licencia gratuita
Diferentes técnicas SLIPT: (a) conmutación temporal, (b) división de
poder y (c) división espacial.
Trabajos para crear un panel solar
proporcionamos una descripción general de las diversas
técnicas SLIPT en los dominios del tiempo, el poder y el espacio
s dos escenarios SLPIT a través de canales submarinos.
la
comunicación inalámbrica óptica submarina (UWOC)
Desafíos de hardware, aumentar la velocidad
de transmisión de los enlaces de comunicación óptico, stá limitado por
el ancho de banda de decodificación de la célula solar, principalmente
para configuraciones SLIPT de conmutación horaria
Efectos de propagación ,la intensidad de un haz de luz decae
exponencialmente a lo largo de la dirección de propagación , razones de la refracción del agua
Las pérdidas debidas a la divergencia del haz se pueden indicar como
atenuación geométrica, que aumenta con la distancia de propagación y está
relacionada con la fuente láser o LED utilizada en el transmisor
La ruta de propagación obstruida es otro factor limitante para el SLIPT
submarino
ecopilamos datos utilizando el sensor de temperatura autoalimentado. En el
Materiales
El transmisor está compuesto por un Arduino Mega
controlador láser conectado a un diodo láser (LD) de 430 nm
tanque de agua de 1,5 m de largo
Usos mensionados
las baterías de dispositivos de Internet de las cosas (IoT) e Internet de las cosas submarinas (IoUT), vehículo submarino autónomo (AUV)
Parámetros
Las frecuencias típicas asociadas con este tipo de comunicación son de 10 Hz a 1 MHz
El receptor, una plataforma sensora autoalimentada formada por una célula solar de 55 × 70 mm
ancho de banda de 3 dB de 30 KHz en modo fotovoltaico
. La carga completa de la batería del
módulo de 840 mW tarda aproximadamente 124 minutos utilizando el
láser azul y el rendimiento alcanzado cuando el panel solar actúa como
receptor de información es igual a 500 kbit/
500 Kbit/s a través de un enlace submarino de 1,5 m.
Funcionamiento
1ero cargamos la batería de un módulo sumergido
con sensores de temperatura y turbidez, y transmitimos órdenes mediante un
único láser. Luego, el sensor de temperatura se utiliza para monitorear la
temperatura variable de un tanque de agua
2do informamos sobre la carga del condensador de un dispositivo IoUT equipado
con una cámara y un láser de baja potencia para transmisión de video en
tiempo real.
Esquema que ilustra la configuración experimental del SLIPT submarino con conmutación de tiempo y su programa de diagrama de bloques.
La célula solar puede entonces tener dos estados posibles:
• Entrega directamente energía a una batería o a un supercondensador, al mismo tiempo que su carga es monitoreada por un circuito de activación.
Los datos recopilados se guardan en una tarjeta digital segura (SD), Si VB ≥ Vth, el panel solar cambia al modo receptor y recibe comandos, que incluyen encender/apagar un sensor en particular y enviar/retransmitir los datos guardados en la tarjeta de memoria.
Al ejecutar todos los comandos necesarios, el panel solar cambia al modo de recolección de energía y cuando alcanza la carga completa de la batería, el módulo entra al modo de suspensión
enciende el sensor de temperatura para medir la temperatura dentro del tanque de agua durante un período de más de dos horas. La temperatura del agua se controla mediante dos enfriadores fijados a los dos lados del tanque
• Tiene polarización de voltaje inverso y la corriente de salida pasa a través de un amplificador de transimpedancia y un comparador.
Ambos circuitos están implementados por un sistema programable en chip (PSoC). El circuito principal está conectado a un microcontrolador de bajo consumo que recibe la señal y procesa los datos (guardándolos o ejecutando los comandos).
Cámara submarina autoamplificada
(a) Cámara submarina autoalimentada. Fotografía del módulo (b) siendo
cargado por una fuente LED, (c) transmitiendo información (transmisión de video)
con un láser rojo y (d) desplegado en un arrecife de coral en el Mar Rojo.El IoUT está formado por un circuito PSoC frontal
analógico, alimentado por un supercondensador de 5 F, que se puede cargar
a través de un panel solar (similar al de 55 × 70 mm utilizado para realizar la
primera demostración).
. También se conecta un láser rojo de baja potencia al
circuito para la transmisión de vídeo. El dispositivo se fija en el fondo de un
tanque vertical con agua de mar. Usando una fuente LED
la carga completa del
supercapcitor tarda aproximadamente 1 h 30 min
Estrcutura
El receptor, una plataforma sensora autoalimentada formada por una célula solar de 55 × 70 mm
El estado de la célula solar se controla mediante un relé de baja potencia,
que cambia la conexión de la célula solar al circuito
Aportes
permitimos
la implementación de cualquier circuito MPPT sin afectar la transmisión de
datos, ya que ambos modos de células solares son independientes.
Bibliografia
[1] J. I. de O. Filho, A. Trichili, B. S. Ooi, M.-S. Alouini, and K. N. Salama, “Towards Self-Powered Internet of Underwater Things Devices,” Jul. 2019, [Online]. Available: http://arxiv.org/abs/1907.11652
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