Design for photovoltaic based energy harvesting system

The development of the technology used to improve the efficiency for Energy Harvesting systems and the increasing need to reduce systems energy consumption is leading to a rising trend in developing low power applications which utilize energy harvesting. The aim of this thesis is to explore the basic principle of energy harvesting technology and build a small low-power wireless sensor network system based on this concept. To implement this task, a photovoltaic cell (PV) is used as source to generate the request power for the whole system. Then a DC-DC voltage converter is connected to the PV cell to provide the input voltage for the wireless sensor network which consists of a microcontroller, a Bluetooth transceiver and a temperature sensor. Finally, the temperature data will be transferred to a user interface to be monitored and analyzed. We used LTspice to produce the results of the system simulation. Further analysis about the data showed that the system fulfills successfully the requirements. Last chapter of the thesis provides some perspective suggestions.

Lo sviluppo della tecnologia utilizzata per migliorare l'efficienza di sistemi di Energy Harvesting e la crescente necessitá di ridurre il consumo energetico di sistemi elettrici hanno portato ad un crescente interesse verso lo sviluppo di applicazioni a bassa potenza che utilizzano energy harvesting. Lo scopo di questa tesi è quello di esplorare i principi fondamentali della tecnologia di energy harvesting e di costruire un piccolo sistema di rete di sensori wireless a bassa potenza basata su questo concetto. Per attuare questo compito, una cella fotovoltaica (PV) viene usata come sorgente per generare la potenza richiesta dall' intero sistema. Quindi un convertitore di tensione DC-DC è collegato alla cella fotovoltaica per fornire la tensione in ingresso ad una rete di sensori wireless che consiste di un microcontrollore, una ricetrasmittente Bluetooth e un sensore di temperatura. Infine, i dati provenienti dal sensore di temperatura vengono trasferiti ad una interfaccia utente per essere monitorati e analizzati. Per produrre i risultati della simulazione del sistema é stato utilizzato il software LTspice. Successive analisi dei risultati hanno mostrato che il sistema soddisfa i requisiti. Nell'ultimo capitolo della tesi sono quindi mostrati alcuni suggerimenti per sviluppi futuri.