Contribuições aos sistemas de recuperação de energia para dispositivos autônomos utilizando capacitor variável. - FLORENTINO, Hélder Rolim. (2011)
Nos últimos anos, tem havido uma discussão crescente sobre a recuperação de energia para aplicações em sistemas de baixo consumo. A busca por dispositivos autônomos compactos tem sido cada vez maior. Estes dispositivos têm a capacidade de converter energia do ambiente para se alimentar e são utilizados em aplicações como: sistemas de telemetria, rede de sensores, identificação passiva por rádio frequência, implantes biomédicos, etc. A energia pode ser proveniente de diversas fontes, tais como: das vibrações mecânicas, do vento, do movimento humano, de ondas eletromagnéticas, da luz solar e do calor. Este trabalho centra-se na conversão da energia de vibrações mecânicas em energia elétrica com a utilização de capacitor variável com tecnologia MEMS e transdutor piezoelétrico. A arquitetura do sistema de conversão de energia é objeto de numerosos estudos, na tentativa de se conseguir uma maior quantidade de energia em tamanhos cada vez menores. Em geral, a arquitetura do conversor de energia utilizando capacitor variável é construída a partir de uma bomba de carga que faz a movimentação dos elétrons e de um circuito de retorno de cargas.Para o retorno de cargas, o circuito possui uma chave e um circuito de controle desta chave para determinar o momento em que o retorno deve acontecer. É apresentada neste trabalho uma arquitetura de um circuito para recuperação de energia vibratória de baixa potência utilizando capacitor variável. A arquitetura proposta reduz a utilização do circuito de retorno de cargas diminuindo as perdas de chaveamento e simplificando o circuito de controle, além de conseguir um aumento considerável na recuperação de energia. É destacada, ainda, a arquitetura de um circuito para a chave, que apresenta um desempenho satisfatório e baixo consumo de energia. O circuito de recuperação de energia utilizando cargas eletrostáticas necessita que seus capacitores sejam carregados previamente para que possa funcionar, pois só a partir de uma carga inicial é que o circuito pode recuperar energia. Para solucionar este problema, é introduzido um pequeno gerador piezoelétrico para fornecer apenas a energia inicial que o circuito de recuperação de energia com cargas eletrostáticas necessita. Foi implementado um sistema de recuperação de energia utilizando MEMS e realizadas algumas medições da energia convertida. Verificou-se que o sistema funcionou um longo tempo sem a necessidade de se fazer uma recarga de energia.