Recolectores piezoeléctricos aplicados a sensores IoT de bajo consumo para entornos agrícolas

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Máster se centra en el estudio y análisis del estado del arte en tecnologías de recolección de energía piezoeléctrica (PEH), con el objetivo de evaluar su viabilidad en sistemas autónomos de sensores para aplicaciones en agricultura inteligente. El trabajo incluye una amplia revisión bibliográfica sobre el fenómeno piezoeléctrico, los distintos tipos de recolectores, sus configuraciones estructurales, materiales empleados, y los circuitos de interfaz más habituales para la gestión de la energía generada. A partir del conocimiento adquirido, se plantea en la parte final del trabajo un diseño preliminar de prototipo, que integra un recolector piezoeléctrico, sensores de humedad, temperatura y luminosidad, un microcontrolador y un sistema de gestión energética. Este diseño se propone como ejemplo de aplicación de los conceptos estudiados, con el objetivo de posibilitar en el futuro la implementación de sistemas autosuficientes para la monitorización de variables ambientales en entornos agrícolas. El trabajo establece así una base teórica y de diseño que puede servir de referencia para desarrollos posteriores en el campo de las redes de sensores autónomos aplicados a la agricultura.

This Master's thesis focuses on studying and analysing the current state of piezoelectric energy harvesting (PEH) technologies, with the aim of assessing their potential use in autonomous sensor systems for smart agricultural applications. It includes an extensive review of the literature on the piezoelectric phenomenon, the various types of harvesters, their structural configurations and the materials used, as well as the most common interface circuits for managing the generated energy. Building on this knowledge, the final section of the thesis presents a preliminary prototype design integrating a piezoelectric harvester, humidity, temperature and luminosity sensors, a microcontroller, and an energy management system. This design is presented as an example of applying the studied concepts, with the intention of enabling the future implementation of self-sufficient systems for monitoring environmental variables in agricultural environments. Thus, the work establishes a theoretical and design basis that can serve as a reference for further developments in the field of autonomous sensor networks applied to agriculture.