UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PAVIA

Presentazione sul tema: "UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PAVIA"— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PAVIA
PROGETTO BIO TERMOGENERATORE A CALORE CORPOREO: STUDIO DI FATTIBILITA' di Cristian Valgoi Relatore: prof.ssa Carla Vacchi Correlatore: ing. Stefano Lodo

2 OBBIETTIVO PRINCIPALE
Studiare e realizzare generatori portatili che utilizzino fonti energetiche alternative recuperabili dal corpo umano : Movimento Calore

3 Moduli termoelettrici
Già realizzato: Sensore biometrico wireless “Smart clothes” Fine ultimo: Recuperare energia altrimenti sprecata Alimentare dispositivi a basso consumo Caricare batterie

4 Effetto Seebeck Microscopicamente

5 Effetto Seebeck Macroscopicamente: Termocoppia

6 Celle di Peltier

7 Termogeneratore Realizzare un generatore basato su celle di Peltier.
Le celle di Peltier utilizzate sono state recuperate da progetti dismessi e non sono, in realtà, adatte allo scopo.

8 Cella β Resistenza interna: ~ 0,1 Ω Tensione a circuito aperto:
~ 180 mV Potenza massima: ~ 6,2 mW

9 Cella α Resistenza interna: ~ 6 Ω Tensione a circuito aperto: ~ 200 mV
Potenza massima: ~ 2,5 mW

10 Cella ρ Resistenza interna: ~ 1 Ω Tensione a circuito aperto: ~ 160 mV
Potenza massima: ~ 1 mW

11 Prestazioni reali contro prestazioni attese
Tris di Peltier Prestazioni reali contro prestazioni attese

12 Elevare la tensione Per elevare la tensione è possibile:
Più celle di Peltier in serie Costruire un circuito elettronico che se ne occupi

13 Boost Circuito per l'elevamento in tensione: Boost FASE ON FASE OFF

14 Modello matematico per Boost
FASE ON: FASE OFF:

15 Modello matematico per Boost
Per uno stato stazionario si ottiene: Dove:

16 Modello matematico per boost
Duty cycle Resistenza di carico Tensione residua di saturazione del transistor bipolare FASE ON FASE OFF

17 Si utilizza un trasformatore per elevare ulteriormente la tensione.
Flyback Si utilizza un trasformatore per elevare ulteriormente la tensione.

18 INV20K  Primo prototipo Potenza generata: 168 μW Potenza dissipata dall’oscillatore: 68 μW Potenza generata netta: 100 μW

19 Altri prototipi    Q32K Q2M R400K Potenza generata: 25 μW
Potenza consumata: 2,4 mW Potenza generata: 1 μW Potenza consumata: 2,28 mW Potenza generata: 20 μW Potenza consumata: 3,2 mW

20 Bracciale termogeneratore

21 Miglioramenti Sostituire le celle di Peltier con dispositivi termoelettrici realmente pensati per l’energy harvesting. Ottimizzare il trasferimento di potenza. Trovare un’applicazione per la quale il body heat energy harvesting sia una prospettiva interessante e vantaggiosa. Realizzarne il progetto.

22 DIMOSTRAZIONE

23 GRAZIE PER L’ATTENZIONE