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Energía consciente de la detección en dispositivos LoRaWAN sin batería con recolección de energía

Autores: Sabovic, Adnan; Delgado, Carmen; Subotic, Dragan; Jooris, Bart; De Poorter, Eli; Famaey, Jeroen

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Energía consciente de la detección en dispositivos LoRaWAN sin batería con recolección de energía


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Internet de las cosas
Dispositivos sin batería
Recolección de energía
Consumo actual
Dispositivo LoRaWAN
Voltaje del capacitor

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 25

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Miles de dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) dependen de baterías como fuente principal de energía. Estas baterías tienen una vida útil corta, son voluminosas y dañinas para el medio ambiente. Los dispositivos sin batería ofrecen una alternativa prometedora para un IoT sostenible, donde la energía recolectada del entorno se almacena en pequeños capacitores. Este almacenamiento de energía limitado y la energía recolectada impredecible resultan en un comportamiento intermitente de encendido y apagado del dispositivo. Medir y entender el consumo actual y el tiempo de ejecución de diferentes tareas de las aplicaciones de IoT es crucial para operar adecuadamente estos dispositivos sin batería. En este artículo, estudiamos cómo programar adecuadamente tareas de detección y transmisión en un dispositivo LoRaWAN sin batería. Analizamos el equilibrio entre dormir y permitir que el dispositivo se apague entre la ejecución de las tareas de la aplicación. Este estudio nos permite definir adecuadamente la configuración del dispositivo (es decir, tamaño del capacitor) en función de las tareas de la aplicación (es decir, detección y envío) y las condiciones ambientales (es decir, tasa de recolección). Definimos un problema de optimización que determina el voltaje óptimo del capacitor en el que el dispositivo debe comenzar a realizar sus tareas. Nuestros resultados muestran que un dispositivo que utiliza LoRaWAN Clase A puede medir la temperatura y transmitir sus datos al menos una vez cada 5 s si puede recolectar al menos 10 mA de corriente y usa un capacitor relativamente pequeño de 10 mF o menos. Con tasas de recolección por debajo de 3 mA, es necesario apagar el dispositivo entre los ciclos de aplicación y usar un supercondensador más grande de al menos 140 mF. En este caso, el dispositivo puede transmitir una medición de temperatura una vez cada 60-100 s.

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