Napájecí část nízko-odběrového vestavěného zařízení pomocí termoelektrického generátoru

Kamil Bančík

Bachelor's thesis

Energy Module of a Low-power Embedded Device using a Thermoelectric Generator

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá možnostmi získávání energie z okolí pro napájení vestavěného systému s nízkou spotřebou. Jako zdroj energie je zvolena tepelná energie. Jsou zde jmenovány základní možnosti pro získávání, přeměnu a uchování elektrické energie. Práce se především zabývá konstrukcí měřícího přípravku pro zjištění potenciálního množství energie generované z Peltierových článků. Součástí je také návrh a realizace měřícího řetězce pro zaznamenání dat z měření s použitím virtuální instrumentace a měřící karty. Tato data poskytují základní přehled a charakteristiky měřeného termoelektrického měniče. Pro potřebu přeměny a napájení vestavěného systému byl vybrán vhodný DC-DC měnič s ukládáním energie do superkondenzátoru. Následně bylo realizováno jeho zapojení pro předpokládané použití s nízkými teplotními diferenciály dle zjištěných předpokladů získané energie. Parametry tohoto měniče jsou dále ověřeny měřením s využitím laboratorního zdroje a také pomocí měřeného Peltierova článku.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the possibilities, how to gain energy out of the surrounding for powering the embedded system with low-power consumption. As the source of power, thermal energy is used. In the thesis, there are listed the basic possibilities how to gain, convert and store the electrical energy. The thesis is mainly focused on the construction of the measuring device, which serves as a means for determining the potential amount of energy generated by Peltier cells. The thesis also contains the design and realization of the measuring chain, used for the recording of the measurement data with the use of the virtual instrumentation and measuring card. This data provides the basic overview and characteristics of the measured thermoelectrical converter. For the need of transformation and powering, there was chosen the suitable DC-DC converter with the ability to store the energy into the Supercapacitor. Afterward, the DC-DC converter was connected for the supposed usage with the low-temperature differential according to the discovered assumption of the gained energy. Its parameters are further verified by the measuring which is realized utilizing the laboratory power supply and measured Peltier cell.

Keywords

TEG, TEC, Peltierův článek, Pt1000, LabVIEW, DC-DC měnič, Akumulátor, Energy Harvesting, Low-power, cDAQ, LTC3109, Superkondenzátor, National Instruments

Keywords

TEG, TEC, Peltier cell, Pt1000, LabVIEW, DC-DC converter, Battery, Energy Harvesting, Low-power, cDAQ, LTC3109, Supercapacitor, National Instruments

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2021
• Supervisor: Michal Prauzek
• Reader: Tomáš Peterek

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme:
Řídicí a informační systémy