ANÁLISIS DE FUENTES DE ENERGÍA Y DESARROLLO DE FUENTE FOTOVOLTAICA PARA DISPOSITIVOS DE REDES DE SENSORES INALÁMBRICOS

Abstract

Las redes inalámbricas de sensores permiten obtener información a través de sensores dispuestos en los nodos para su posterior análisis y toma de decisión acerca de acciones que realizar sobre los procesos a controlar. Los nodos cuentan para estos propósitos con circuitos y programas que permiten adquirir y procesar la información y comunicar datos organizadamente gracias a un microcontrolador y un módulo de comunicación que opera bajo el estándar IEEE 802.15.4. Los campos de aplicación de las redes de sensores inalámbricos son variadas y amplias, a continuación se enumeran algunas: monitoreo de cadenas de producción, domótica (seguridad y automatización de hogares), uso militar, y monitoreo y control de siembras agrícolas y frutícolas. Este trabajo describe el diseo y desarrollo de una fuente de poder que utiliza energía solar y baterías recargables para la alimentación eléctrica de los nodos de redes de sensores inalámbricas. Esta aplicación ha sido diseada para asegurar el funcionamiento de un nodo de forma indefinida bajo niveles de radiación solar normales ya que utiliza una fuente primaria fotovoltaica y otra que es recargable a partir de la primera. La fuente de alimentación como tal, entrega un voltaje regulado de 3.3 [V] y una corriente de hasta 400 [mA]. La limitación de tiempo de funcionamiento autónomo está dada solamente por la cantidad de energía almacenada que tenga el sistema al momento de desaparecer el suministro de energía fotovoltaica y el consumo que presente la carga. Según las mediciones efectuadas para validar el diseo, se comprobó que el sistema puede operar a una tasa de trabajo de 10% en cualquier lugar con radiación global mínima de 100 [MJ/m2?mes] y hasta 40% en zonas de radiación mínima 300 [MJ/m2?mes]. Como referencia, en la zona de Valparaíso, la radiación mensual mínima registrada es de un poco menos de 200 [MJ/m2?mes]. Además, el sistema es capaz de trabajar a mayores ciclos de trabajo que los indicados y también alimentar sensores u otros dispositivos que requieran 3.3 [V], tomando las consideraciones de consumo de energía para cada caso.