Energy harvesting pro UWB IIoT zařízení

Abstract

Tato práce se zabývá zkoumáním a porovnáním metod získávání energie (energy harvesting) pro napájení zařízení s velmi nízkou spotřebou energie v průmyslových lokalizačních scénářích. Na základě definovaných podmínek jsou vybrány vhodné techniky a integrovány s optimalizovaným řízením energie pro její konverzi, regulaci a ukládání. Byla navržena vlastní deska plošných spojů s modulem DWM3001C podporujícím lokalizaci pomocí ultraširokopásmové (UWB) technologie dle standardu IEEE 802.15.4z. Systém umožňuje provoz z okolních zdrojů energie, jako je solární nebo možné budoucí RF záření, a tím snižuje závislost na konvenčních bateriích. Součástí práce jsou také měření spotřeby a výpočty životnosti baterie. Vyvinutý lokalizační tag je určen pro aplikace v oblasti Průmyslového internetu věcí (IIoT), konkrétně pro lokalizaci v reálném čase ve skladech. Systém je navržen tak, aby byl energeticky soběstačný v běžných provozních podmínkách. Práce dále obsahuje zhodnocení celého řešení a návrhy na jeho budoucí vylepšení.

This thesis explores and compares energy harvesting methods for powering ultra-low-power devices in industrial localization scenarios. Based on defined constraints, suitable techniques are selected and combined with optimized power management for energy conversion, regulation, and storage. A custom PCB is designed, integrating the DWM3001C module for ultra-wideband (UWB) localization compliant with the IEEE 802.15.4z standard. The system operates using ambient energy sources such as solar or possibly future RF power, reducing dependency on conventional batteries. Power consumption measurements and battery lifetime estimations are also included. The developed tag is intended for Industrial Internet of Things (IIoT) applications, specifically real-time localization in warehouse environments. The system is designed to be energetically self-sufficient under typical operating conditions. Finally, the work includes an evaluation of the solution along with proposed future improvements.