Análisis de desempeño de las antenas dipolo y fractal para la cosecha de energía en redes inalámbricas de sensores

Abstract

RESUMEN: Análisis de desempeño de las antenas dipolar y fractal para la cosecha de energía en redes inalámbricas de sensores. Una red de sensores inalámbricos es un conjunto de dispositivos llamados nodos que se distribuyen en una área para monitorizar diversas variables físicas. Los nodos se comunican en la red por medio de enlaces inalámbricos y su autonomía se debe a que tienen una batería. Tanto las redes de sensores inalámbricos como cualquier otra tecnología que pretenda ser autónoma se ven limitadas por la duración de sus baterías. El hecho de aumentar la auto-nomía con el fin último de hacerla ilimitada, es lo que estudia la técnica dedicada a la cosecha de energía. ́Esta pretende aprovechar las distintas y variadas formas en las que la energía se encuentra dispersa en el ambiente y convertirla en energía eléctrica útil para alimentar siste-mas eléctricos. En este trabajo se presenta el análisis de desempeño de las antenas dipolar y fractal para extraer energía de la radiación electromagnética en el rango UHF, principalmente de las emi-siones de televisión abierta con el objetivo de alimentar energéticamente una red de sensores inalámbricos determinada. Se desarrolló un sistema que capta la señal de TV, la convierte en corriente directa y la almacena en un capacitor. Se realizaron pruebas y mediciones de energía cosechada y se determinó la factibilidad de su uso como medio de recarga de la batería en un nodo sensor. Asimismo, se modeló matemáticamente el comportamiento de una red de sensores inalámbri-cos, para evaluar el impacto del sistema de recarga en el tiempo de vida de la red bajo un rango de valores de transmisiones y nodos inactivos. ABSTRACT: A wireless sensor network is a group of devices called nodes distributed in certain area for monitoring different physical variables. The nodes communicate each other through wireless links and they posses certain autonomy because they own a battery. Wireless sensor networks like any other technology that claims to be autonomous are limited by their battery’s life. The fact of increasing their autonomy with the objective of doing it unlimited is the scope of study of a technique called energy harvesting. This aims to harness the different and varied ways in which energy is dispersed in the surrounding medium and to convert it into useful electrical energy for powering electrical systems. In this work, the performance of a fractal and a dipole antennas is analysed as a part of a device to extract energy from the electromagnetic radiation in the UHF range, mainly from TV broadcast signals with the objective of energizing a specific wireless sensor network. Also, a mathematical model is developed to evaluate the performance of a recharging system and its impact on the network’s life time under different conditions on the nodes.