Energy Harvesting for Industry 4.0 Applications
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
F
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Cieľom tejto práce je demoštrácia možností využitia energy harvestingu v priemysle 4.0, so zameraním na prototyp samonapájacieho vibračného senzoru. Vrámci práce bol vykonaný výskum techník pre zhromažďovanie a spracovanie dát ako aj výskum ohľadom senzorového vybavenie budúceho prototypu. V ďalšom kroku bol vykonaný výskum a získaný prehľad ohľadom energy harvesterov, metód presunu a manipulácie vyťaženej elektrickej energie, a spôsobu jej uchovania. Ďalej bol vybraný vhodný mikroprocesor s vhodnou výbavou ohľadom vstupu a výstupu napájania, energie a konektivity. Nakoniec implementácie boli vyriešené rozhrania medzi jednotlivými komponentami prototypu. Po vyhodnotení ďalšieho postupu bolo rozhodnuté vyvinúť software pre plánované rozhrania medzi senzorom a procesorom, ako aj spracovávanie dát za použitia vzorkovania a rekonštrukcie analógového signálu za použitia analógovo-digitálneho meniča. Ďalej bola vyvinutá jednoduchá časť software pre detekciu anomálií v očakávaných frekvenčných pásmach daného objektu, a otestovaný jednoduchý kód pre využite subsystému BLE. Nakoniec tejto časti projektu boli preskúmané možnosti vylepšenia účinnosti využitia energie použitej pre napájanie mikroprocesora. V poslednom kroku práce boli otestované všetky komponenty navrhnutého prototypu. V prvej časti bola otestovaná funkcionalita komponentov bez integrácie s ostatnými časťami systému. Bola testovaná presnosť vibračného senzoru, funkcionalita harvesteru, a otestované jednotlivé subsystémy mikroprocesoru. V druhej časti testovania boli testované interakcie jednotlivých komponentov, napríklad rozhranie medzi mikroprocesorom a vibračným senzorom, a testovanie korektnosti softvérových metód pre vypočítanie frekvencie monitorovaného objektu. V poslednom kroku testovania boli otestované množstvá enegie vyťažené piezoelektrickým efektom a porovnané s experimentálne overeným odberom energie kompletného obvodu. Následne boli tieto informácie využité k aproximácií ceny prototypu a jeho realizovateľnosti v praktickom priemyselnom prostredí. Výsledkom práce je funčný prototyp obvodu samonapájacieho vibračného senzoru a teoretický návrh efektívnejšej verzie založenej na experimentálnych metódach prenosu energie medzi harvesterom a úložistom energie, ako aj aproximácia jednotkovej ceny obvodu a vyhodnotenia jeho použiteľnosti v modernom priemysle.
The aim of this thesis is to estimate industrial applications of energy harvesting in industry 4.0. As a part of this project, a working prototype was constructed using a piezoelectric harvester and appropriate sensory equipment. A vibration sensor was chosen as the most appropriate solution for measuring vibrations emanated by the object being observed. Subsequently, a software solution was developed for calculating the frequency of the vibrations using analog sensor input handled by an analog-digital converter. The result is a tested prototype of a self-powered sensor capable of sending warning messages when detecting anomalous vibration frequencies emanating from the monitored object.
The aim of this thesis is to estimate industrial applications of energy harvesting in industry 4.0. As a part of this project, a working prototype was constructed using a piezoelectric harvester and appropriate sensory equipment. A vibration sensor was chosen as the most appropriate solution for measuring vibrations emanated by the object being observed. Subsequently, a software solution was developed for calculating the frequency of the vibrations using analog sensor input handled by an analog-digital converter. The result is a tested prototype of a self-powered sensor capable of sending warning messages when detecting anomalous vibration frequencies emanating from the monitored object.
Description
Keywords
energy harvesting, samonapájací senzor, piezoelektrina, vibrácie, výpočet frekvencie z analógového vstupu, realizovateľnosť energy harvestingu, priemysel 4.0, prototyp, energy harvesting, self-powered sensor, piezoectricity, vibration, frequency calculation from analog input, energy harvesting feasibility, industry 4.0, prototype
Citation
GAJDOŠÍK, R. Energy Harvesting for Industry 4.0 Applications [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Informační technologie
Comittee
doc. Ing. Peter Chudý, Ph.D., MBA (předseda)
doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. František Grézl, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Polčák, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-08-23
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Oponent hodnotil práci stupněm 4F, protože práce nesplnila některé body zadání, její realizační výstup neodpovídá minimálním požadavkům a technická zpráva nesplňovala minimální požadavky na rozsah. Student nedokázal vyvrátit výtky oponenta. Komise shledala nedostatky práce natolik závažné, že se práci rozhodla hodnotit jako nevyhovující. Otázky u obhajoby: Jak byste se vyjádřil k posudku oponenta? Jak vypadá HW použitého zařízení? Z jakého důvodu jste si vybral energy harvester který jste použil? Proč jste nepoužil fotovoltaický článek? Jak často spouštíte měření senzoru? Pro jaký frekvenční rozsah je zařízení zamýšleno? Jak odlišujete očekávané a abnormální vibrace? Jaké jiné metody energy harvestingu by bylo možné použít v uvažovaných případech použití?
Result of defence
práce nebyla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení