Foro de Novedades

Estimados:

Es un gusto invitarlos a la defensa del Proyecto de Fin de Carrera
titulado "HARVEY: Circuitos para cosecha de energía a ultra baja tensión".

La misma se desarrollará el lunes 8 de noviembre a las 17:00 hs en
formato virtual en este link:
https://salavirtual-udelar.zoom.us/j/87439058807?pwd=eG82Q3pMSFpiWjZRSkVpRkhGc09uUT09

Saludos,
Fernando y Mariana
------------------------------------------------------------------------------------------

Fecha: lunes 8 de noviembre | Hora: 17:00
Proyecto: HARVEY
Estudiantes: Sofía Boselli, Romina Gaudio, María Pía Grilli
Tribunal: Nicolás Pérez, Pablo Pérez y Germán Fierro

Resumen:
Este proyecto presenta el estudio, diseño e implementación de sistemas
de cosecha de energía a ultra baja tensión. Estos sistemas convierten
tensiones del orden de decenas de mV, que no son lo suficientemente
grandes como para alimentar un circuito electrónico estándar, a valores
mayores y regulados, como por ejemplo: 1.2 V, 1.8 V, 3 V y 5 V. El
trabajo se divide en dos partes.
La primera parte consiste en el diseño, fabricación y testeo de un
sistema demostrador de cosecha de energía. El sistema comprende una
fuente de cosecha de energía, un módulo elevador de tensión y un nodo de
una red de sensores inalámbricos como caso de aplicación.
En particular, la fuente de alimentación elegida es una celda Peltier
funcionando como TEG (en inglés ThermoElectric Generator). Se
caracteriza experimentalmente para voltajes de entre 20 mV y 100 mV
aproximadamente, y para diferencias de temperatura del orden de 3.5°C a
16.7°C. A partir de los resultados experimentales, se modela
eléctricamente con una resistencia interna de 8 Ω y relación de
transformación 13.7 mV/°C. La aplicación especificada es alimentar un
nodo de una red de sensores inalámbricos. Se mide el consumo del nodo
para establecer un caso de uso en que el nodo envíe mensajes con la
mayor frecuencia posible, dadas las restricciones impuestas por la
fuente de alimentación. Se estudia el funcionamiento del circuito
integrado elevador de tensión LTC3108 analizando su hoja de datos y
realizando medidas experimentales con un kit de evaluación. Se diseña un
PCB basado en LTC3108 para esta aplicación, se fabrica y se testea. Se
concluye la viabilidad del sistema de cosecha conformado por la TEG, el
PCB y el nodo.
En la segunda parte se diseña un circuito integrado Cold-Start que
implementa un elevador de tensión utilizando la tecnología XT018 que es
del tipo SOI (Silicon On Insulator).
El integrado debe ser alimentado con la TEG, con diferencias de
temperatura de hasta 15˚C. Por tanto, el diseño toma en cuenta que en un
rango de temperaturas de 3.5°C y 15°C la celda puede entregar de 20 mV a
90 mV. Como especificación de salida se tiene un voltaje mínimo de 1.2 V
cuando la entrada es 20 mV, de manera de disponer de la tensión
necesaria para controlar un conversor elevador que conmute a 100 Hz. A
partir del estudio del estado del arte se selecciona la arquitectura del
circuito de Cold-Start, que consiste en un oscilador Meissner y un
rectificador doblador de tensión. Se desarrolla un método de diseño
basado en un método iterativo de cálculo de la amplitud de salida del
oscilador Meissner, utilizando un modelo para el transistor válido en
todos los niveles de inversión y zonas de funcionamiento (ACM) en
combinación con look-up tables con los parámetros del transistor según
sus dimensiones. El diseño de los bloques se basa en los resultados del
método y en simulaciones en Cadence. Finalmente, se realiza el layout y
las simulaciones de los circuitos extraídos. Se verificó mediante
simulaciones de corners del circuito extraído que se cumplen las
especificaciones.