Hacia la simulación a nivel de sistema de un modelo de recolector de energía electromagnética en miniatura
Autores: Yuan, Chengdong; Schütz, Arwed; Hohlfeld, Dennis; Bechtold, Tamara
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Hacia la simulación a nivel de sistema de un modelo de recolector de energía electromagnética en miniatura
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Recolección de energía
Nodos de sensores inalámbricos
Recolector de energía electromagnética
Energía de vibración
Modelo de circuito equivalente
Reducción de orden de modelo paramétrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La recolección de energía, una solución para proporcionar un suministro de energía vitalicio a los nodos de sensores inalámbricos, ha atraído una amplia atención en las últimas dos décadas. Un recolector de energía recoge energía ambiental, por ejemplo, solar, térmica o energía de vibración, y la transforma en energía eléctrica. En este trabajo, trabajamos en un modelo de recolector de energía electromagnética, que está compuesto por cuatro imanes que oscilan a lo largo de una bobina. Este dispositivo convierte la energía de vibración en energía eléctrica. Reproducimos el modelo de recolector de energía electromagnética en un software basado en elementos finitos. Con el fin de incluir este modelo en una simulación a nivel de sistema, se presenta la metodología de extracción de un modelo de circuito equivalente basado en tablas de búsqueda. Dicho modelo de circuito equivalente permite la interacción del modelo de recolector de energía electromagnética con modelos compactos eléctricos y mecánicos a nivel de sistema. Además, se sugieren los métodos de reducción de orden de modelo paramétrico basados en interpolación de matrices y parametrización algebraica para acelerar la generación del modelo de circuito equivalente y el proceso de optimización del diseño con respecto a las dimensiones del imán. Se investigan y comparan las eficiencias de estos dos métodos.
Descripción
La recolección de energía, una solución para proporcionar un suministro de energía vitalicio a los nodos de sensores inalámbricos, ha atraído una amplia atención en las últimas dos décadas. Un recolector de energía recoge energía ambiental, por ejemplo, solar, térmica o energía de vibración, y la transforma en energía eléctrica. En este trabajo, trabajamos en un modelo de recolector de energía electromagnética, que está compuesto por cuatro imanes que oscilan a lo largo de una bobina. Este dispositivo convierte la energía de vibración en energía eléctrica. Reproducimos el modelo de recolector de energía electromagnética en un software basado en elementos finitos. Con el fin de incluir este modelo en una simulación a nivel de sistema, se presenta la metodología de extracción de un modelo de circuito equivalente basado en tablas de búsqueda. Dicho modelo de circuito equivalente permite la interacción del modelo de recolector de energía electromagnética con modelos compactos eléctricos y mecánicos a nivel de sistema. Además, se sugieren los métodos de reducción de orden de modelo paramétrico basados en interpolación de matrices y parametrización algebraica para acelerar la generación del modelo de circuito equivalente y el proceso de optimización del diseño con respecto a las dimensiones del imán. Se investigan y comparan las eficiencias de estos dos métodos.