Energia útil en una bicicleta: Modelado y validación experimental de un recolector de energía piezoeléctrico

Abstract

En este trabajo se estudia e implementa un recolector de energía piezoeléctrico en una bicicleta. Para ello se miden las aceleraciones de sus diferentes partes y se obtienen las posiciones en donde se registra la mayor aceleración. Luego se diseña el recolector de energía piezoeléctrico para aprovechar las aceleraciones máximas. La tensión saliente del piezoeléctrico (alterna) es rectificada con un puente de diodos y un capacitor para alimentar a una resistencia de carga en forma de energía útil (tensión continua). Las ecuaciones diferenciales, tanto del recolector como del circuito rectificador (diodos, capacitor y resistencia), son presentadas y resueltas numéricamente. Los resultados son comparados favorablemente con la implementación del recolector en una bicicleta, donde la aceleración medida es la excitación para la resolución numérica.

In this work, a piezoelectric energy harvester is studied and implemented on a bike. For this, the accelerations of its different parts are measured and the positions where the the greatest acceleration are obtained. The piezoelectric energy harvester is then designed to take advantage of the maximum accelerations. The output voltage of the piezoelectric (AC voltage) is rectified with a diode bridge and a capacitor, to supply a load resistance in the form of useful energy (DC voltage). The differential equations of both the harvester and the rectifier circuit (diodes, capacitor and resistance) are presented and solved numerically. The results are compared favorably with the implementation of the harvester on a bike, where the measured acceleration is the input for the numerical solution.