Projeto Wirelles Charger

A maioria dos dispositivos IoT (internet das coisas) usam baterias para sua operação, o que se torna um problema para aplicações que estão em locais onde a troca ou o carregamento por intervenção humana direta pode ser difícil ou ate mesmo impossível. Desta forma varias técnicas tem sido propostas para aumentar a eficiência energética, sendo uma ótima opção uso de captação de energia do ambiente. Dentre elas, destacam-se a energia solar, que esta presente em ambientes com luz, e a energia de sinais de radiofrequência, que esta presente em todos os ambientes, principalmente urbanos.

Este projeto parte da ideia de coletar a energia do ambiente para aumentar a eficiência energética de aplicações IoT. Sendo assim, soma a energia captada por uma célula solar com a energia provinda de sinais de radiofrequência de Wi-Fi. Por conseguinte, o dispositivo apresenta na parte do coletor de sinais de radiofrequência, uma antena, um circuito de casamento de impedância e um retificador, que esta conectado em paralelo com a saída da celular solar, onde os dois são utilizados para alimentar uma carga. Esta carga pode ser um componente de armazenamento de energia, como uma bateria, ou um microcontrolador em modo de baixo consumo de energia. Desta maneira, o dispositivo pode ser utilizado para aplicações como wake-up radio, em monitoramento ambiental ou redes elétricas inteligentes.

O dispositivo possui dois coletores de energia do ambiente, uma célula solar e um circuito coletor de radiofrequência. A célula solar coleta energia por meio da luminosidade, onde durante o dia consegue gerar tensões suficientes para alimentar a aplicação. O coletor de energia por radiofrequência serve como uma garantia de que a aplicação será energizada, pois independe de fatores climáticos como o outro coletor. Este, funciona da seguinte forma: capta os sinais de radiofrequência por meio de uma antena, logo após estes sinais passam por um circuito de casamento de impedância (filtragem) e em seguida são retificados, para que sejam transformados em energia DC, que e a utilizada pela aplicação. Ao final do circuito, a energia provinda de sinais de radiofrequência e somada a energia da célula solar, e assim, esta energia final e passada para o dispositivo.

Foi obtido um protótipo que e capaz de gerar tensões maiores do que 3V, com boa luminosidade, e de aproximadamente 80mV utilizando somente do coletor de RF. Com estes valores obtidos este protótipo pode ser utilizado com sucesso para aplicações IoT, como wake-up rádio ou dispositivos em modo de baixo consumo de energia. Além destas, uma aplicação que pode ser facilmente implementada, e a de utiliza-lo para alimentar armazenadores de carga, como capacitores e baterias.