Hibridização de energia; usando supercapacitores em conjunto com baterias de íons para prolongar a vida ativa dos sistemas UGV
Construído, testado e de autoria de: Namin Shah, autor convidado IoT de Ubidots
Editado por: Dr. Daruisz Czarkowski | Baixe o artigo completo sobre Hibridização de Energia aqui
Hoje, dispositivos eletrônicos mecânicos, como drones e robôs, estão se tornando cada vez mais populares e úteis. Desde a vida e a morte, operações de busca e salvamento até entretenimento e tudo o que está entre estes dispositivos estão a chegar à nossa sociedade moderna no ar, no solo e na água. A energia é, no entanto, um problema constante para estes dispositivos e possivelmente a sua maior algema no desenvolvimento e utilização. O conteúdo deste blog e do artigo subsequente visam resolver uma parte deste problema – a longevidade do poder.
Os Veículos Terrestres Não Tripulados (UGV) representam o grupo mais viável de dispositivos onde um sistema de hibridização de energia pode ser implementado com sucesso. Imagine um veículo terrestre não tripulado que pudesse atravessar um continente inteiro usando nada além de energia solar. Os rovers tradicionais alimentados por bateria seriam insuficientes neste aspecto, já que as baterias de íons de lítio a bordo acabariam se degradando e se tornando inativas. A maioria das baterias de íon-lítio só consegue suportar cerca de mil ciclos de carga antes de morrer completamente, sem mencionar a perda de capacidade de armazenamento após cada ciclo. Isto pode ser completamente evitado com o uso de supercapacitores e algoritmos inteligentes. Essencialmente, ao utilizar mais de um sistema de armazenamento de energia, o rover apresentado no artigo anexo alcançou mais ou menos a capacidade de auto-sustentar a energia cíclica quando recebeu proteção razoável contra danos físicos. No artigo anexo destacamos o uso de supercapacitores em conjunto com baterias tradicionais de íons de lítio de uma forma que imita processos biológicos em milhões de organismos.
Pense em nós, humanos, não armazenamos e usamos toda a nossa energia em um mecanismo através de apenas um método. Então, por que nossos robôs deveriam? Os organismos vivos utilizam reservas de glicogênio e gordura dependendo da disponibilidade e demanda de energia. Como os supercapacitores apresentam os mesmos pontos fortes e fracos em dispositivos eletrônicos que o glicogênio em organismos biológicos, foram implementados software e hardware que permitiram ao rover mudar sua própria fonte de energia e analisar a disponibilidade de energia como um organismo vivo. Um rover equipado com estas ferramentas foi testado e forneceu resultados que sugerem que poderia percorrer longas distâncias com uma vida útil praticamente ilimitada, ao contrário dos dispositivos tradicionais que utilizam apenas baterias que morrem após uma série de ciclos de carga.
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Notas do projeto
Este projeto usa uma placa Particle Photon Wifi para fins de teste primário. Os dados de corrente e tensão em tempo real foram processados usando o serviço web Ubidots . O robô construído, testado e apresentado no documento anexo pode ser controlado manualmente através de um transmissor de rádio de longa distância ou pode operar de forma autônoma e gerenciar sua própria energia. O algoritmo autônomo usa uma regressão linear projetada para trabalhar em tempo real no fóton da partícula. A premissa do algoritmo é analisar dados de fotorresistores colocados em cada extremidade do rover e “prever” se o movimento em qualquer direção aumentaria a potência de entrada dos painéis solares. Ao realizar tais ações, o rover mede a quantidade de energia consumida ao realizar tais ações e se recompensa ou se pune dependendo do clima ou não. Esta ação aumentou ou diminuiu a energia total de entrada que alimenta o banco Supercap. O firmware do photon foi intencionalmente mantido simples como uma demonstração do poder até mesmo do simples aprendizado de máquina. Com o avanço da IoT , algoritmos de computador mais poderosos podem ser aplicados para analisar padrões climáticos e condições do terreno para limitar o uso excessivo ou tempos de operação inadequados. Com a ajuda da plataforma Ubidots , os dados de todos os sensores externos e internos podem ser usados para operar o rover de forma autônoma diretamente pela internet.
