Projecto e optimização da alimentação de um sensor de velocidade de onda de pulso

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Actualmente, a energia fornecida aos equipamentos portáteis e autónomos advém exclusivamente das baterias. Infelizmente, a manutenção de tais fontes de energia apresenta-se desvantajosa, principalmente devido à frequente recarga e manutenção necessárias. Normalmente, as baterias introduzem peso extra e volume aos equipamentos electrónicos, limitando a sua autonomia. Por outro lado, a possibilidade de recolha de energia do ambiente (Energy Harvesting) apresenta-se como uma possível alternativa às baterias, quer na sua manutenção, ou substituição. Para o caso dos equipamentos médicos especialmente incorporados no corpo humano, existe a possibilidade de recolher e armazenar energia gerada durante as actividades diárias efectuadas pelo paciente. A recolha de energia através do corpo humano, ou do meio ambiente requer determinada tecnologia e materiais específicos. Os circuitos electrónicos usados devem apresentar alta eficiência, tanto na conversão de energia, como no consumo desta. O trabalho realizado consiste na implementação de um sensor fotopletismográfico para a determinação da Velocidade de Onda de Pulso (VOP), sendo o circuito projectado de modo a optimizar o consumo energético global. Foram obtidos os valores energéticos de todos os módulos que constituem o sensor de modo a avaliar a possibilidade de alimentação através de pilhas e supercondensadores. A alimentação através da energia recolhida pelo corpo humano também foi considerada, tendo sido realizadas experiências na recolha de energia através de saltos efectuados por uma pessoa, bem como a recolha de energia através da expansão toráxica durante a respiração do humano. Um circuito composto por um conversor Buck foi testado, de modo a fornecer uma tensão fixa à sua saída com base na energia gerada através da expansão toráxica. As experiências realizadas utilizam transdutores baseados no efeito piezoeléctrico. A realização desta dissertação permitiu uma apresentação oral intitulada “Energy Harvesting and the Human Health”, na 1ª Conferência Internacional “Education, Science, Innovations” da European University, (Bulgária, Junho 2011), bem como a submissão de dois artigos: um com o mesmo título da apresentação oral, e outro com o título “Energy Harvested from Respiratory Effort”.