miércoles, 26 de marzo de 2025

Revision: Efficiency Measurements of Energy Harvesting from Electromagnetic Environment for Selected General Purpose Telecommunication Systems

 En este artículo se presentan los resultados de las mediciones de la eficiencia de la captación de energía en sistemas de telecomunicaciones de propósito general comúnmente disponibles, divididos en bandas típicas disponibles en Europa . 

Se utilizaron captadores especialmente diseñados para alimentar etiquetas autónomas semipasivas de Identificación por Radiofrecuencia (RFID). 

Para las cargas resistivas supuestas, se midieron los valores de tensión de salida alcanzables de los captadores en un amplio espectro de intensidades de campo electromagnético, simulando condiciones reales.

 El rendimiento y la dinámica del proceso de almacenamiento de energía con parámetros fijos se estudiaron en una etapa intermedia, antes del proceso de acondicionamiento energético.

 Los captadores se consideraron fuentes de energía típicas con parámetros desconocidos pero variables, por lo que también se analizaron sus parámetros dinámicos y el suministro instantáneo de energía . 

Estas actividades permitirán el desarrollo final de un sistema de suministro de energía con parámetros aceptables para las aplicaciones planificadas y cuya eficiencia se maximice en las condiciones dadas. 

Para ello, se diseñaron los sistemas de captación de energía, se construyó un laboratorio adecuado y se midieron los circuitos elaborados para determinar los parámetros esperados de la captación de energía.


PROBLEMA SNOG Egnético se ha convertido en una seria preocupacióN


Según el concepto de recolección, la energía puede extraerse, almacenarse y reutilizarse para alimentar una clase específica de circuitos electrónicos, especialmente aquellos que requieren un consumo mínimo de energía para su correcto funcionamiento. Este tipo de energía puede considerarse en el dominio de la frecuencia


), la concentración de energía de aproximadamente -25 dBm/m² permite su recolección

se probó el circuito recolector del kit de evaluación P21XXCSR, desarrollado por PowerCast Corporation. E

teoria

El nivel de contaminacion electromagnetica 

metodologia

investigaron las capacidades del circuito en términos de voltajes de salida alcanzables para diferentes niveles de intensidad de campo y antenas de muestra con diferentes características

s. Se determinaron las resistencias de carga con base en la correspondencia fuente-receptor y la maximización de la potencia recibida del sistema recolector

se realizaron pruebas para determinar los parámetros temporales del proceso de almacenamiento de energía, como las capacitancias de los capacitores de almacenamiento y la dinámica de este proceso (por ejemplo, capacitancias de 10 µF, 100 µF y 1000 µF).

seleccionar parámetros para los sistemas de acondicionamiento y almacenamiento de energía para maximizar la cantidad de energía obtenida en el proceso de recuperación energética.

 estructura 

El circuito P21XXCSR fue seleccionado como circuito recolector para el sistema de recuperación y almacenamiento de energía del identificador semipasivo diseñado.
 Este chip especialmente diseñado opera dentro de frecuencias que van de 824 a 2495 MHz en varias subbandas

, lo que nos permite verificar los parámetros del sistema recolector en condiciones reales en un amplio espectro de posibles fuentes de recuperación de energía (bandas GSM, DCS, UMTS, Wi-Fi) disponibles en las condiciones europeas. 
 


Figura 1. Diagrama de bloques del sistema P21XXCSR de Powercast Corp. (a) y una ilustración del principio de funcionamiento del inversor de carga de almacenamiento de energía (b) [22].

El voltaje de alta frecuencia de la antena se dirige a rectificadores construidos con diodos Shottky (CONVERTIDOR DE RF A CC).
 El voltaje rectificado recarga un condensador colocado en la salida del rectificador conectado a la salida VCAP. 
El voltaje en el condensador está controlado por el circuito detector de voltaje (MONITOR DE VOLTAJE). 
Cuando el voltaje excede un umbral preestablecido, se activa un convertidor de voltaje (CONVERTIDOR BOOST) para garantizar un rendimiento óptimo del almacenamiento de energía principal, que generalmente utiliza supercondensadores.
 El convertidor extrae energía del condensador conectado a la salida VCAP, regula el voltaje de salida máximo del circuito VMAX y funciona hasta que el voltaje cae por debajo del voltaje mínimo VMIN en el condensador.
 El almacenamiento de energía mencionado anteriormente se puede conectar opcionalmente a la salida del inversor, almacenando energía para alimentar circuitos externos. Durante las pruebas, se pueden ajustar los voltajes de salida (VMAX y VMAX) del convertidor
 En condiciones de funcionamiento típicas, la salida de potencia de CC se monitoriza mediante uno de tres detectores de tensión, seleccionables en umbrales de 1,2 V, 0,9 V o 0,7 V mediante JP3, JP4 o JP5, respectivamente. E
l condensador de almacenamiento, seleccionado mediante JP1, se carga hasta el umbral de tensión seleccionado. Cuando VCAP alcanza su valor máximo (VMAX), INT se establece en alto, el convertidor elevador se activa y VOUT se establece en la tensión de salida seleccionada mediante S1 (4,2 V, 4,1 V o predeterminada). El condensador de almacenamiento... 

  • El estudio presenta los resultados de una investigación sobre un sistema de recuperación de energía (harvester) desarrollado con Powercast Corp.

  • El sistema fue adaptado a las condiciones europeas y puede usarse en una amplia gama de bandas de radio comunes en telecomunicaciones.

  • Se prestó especial atención a mapear los parámetros del campo electromagnético en entornos de laboratorio, alineándolos con escenarios reales y estándares regulatorios.

  • El objetivo fue obtener información completa sobre las capacidades de recolección de energía bajo condiciones ambientales y de configuración específicas del mundo real.

  • Los harvesters fueron tratados como fuentes de energía no convencionales, que a pesar de tener parámetros de salida variables, aseguraron el funcionamiento del sistema.

  • En este caso, el sistema estaba diseñado para alimentar un chip de etiqueta RFID semipasiva, pero podría usarse con otros circuitos electrónicos.

  • Se describió un prototipo de un nuevo sistema de harvester con un circuito de salida de voltaje para probar su funcionamiento.

  • El concepto fue validado mediante mediciones que sirvieron para diseñar y verificar la fuente de energía requerida para aplicaciones seleccionadas.

  • Se investigaron las características de voltaje del harvester para diversas resistencias de carga.

  • Se estudió el impacto de la capacitancia en el almacenamiento de energía indirecta sobre la eficiencia de la recolección de energía.

  • La resistencia interna de la fuente equivalente se determinó en función de la frecuencia y la intensidad del campo eléctrico que alimenta el sistema.

  • Se consideró la importancia de ajustar la carga del harvester con su resistencia interna para maximizar la cantidad de energía recolectada.

  • Los resultados permiten determinar la dependencia del voltaje de salida del sistema bajo condiciones específicas de aplicación.

  • También se identificaron los niveles mínimos de densidad de potencia necesarios para operar el sistema de recolección de energía.

  • Se destacó la necesidad de ajustar adecuadamente el receptor a las frecuencias de la banda utilizada en el proceso de recuperación de energía.

  • Los hallazgos facilitan la realización exitosa de un sistema para la recuperación y almacenamiento de energía de sistemas de telecomunicaciones.

  • El sistema tiene como objetivo alimentar un sistema de etiqueta RFID semipasiva en desarrollo, o cualquier otro sistema similar.

  • Todos los hallazgos contribuirán a un estudio posterior centrado en el concepto de un harvester con un sistema de acondicionamiento de energía.

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