Progettazione di Energy Harvesting solare per l'autonomia energetica di una Wireless Sensor Network

In agricoltura, il controllo delle condizioni del raccolto prevede un frequente intervento manuale, che richiede tempo e manodopera. Con l’avvento dell’Internet of Things (IoT) e l’utilizzo delle Wireless Sensor Network (WSN) è stato però possibile automatizzare le procedure di controllo della crescita dei frutti ed inviare le informazioni raccolte (come lo stato di maturità o i livelli di umidità e insolazione del terreno) tramite comunicazioni wireless. Ciò consente di ridurre i costi di manodopera e migliorare la qualità del raccolto grazie ad una maggiore precisione dei dati ottenuti. Le applicazioni delle WSN possono essere molto differenti l’una dall’altra e le soluzioni commerciali esistenti, per poter essere molto versatili, sono poco ottimizzate e portano a costi e consumi energetici eccessivi. Con questo progetto si è sviluppata una soluzione integrata per la trasmissione a lunga distanza dello stato di crescita di un frutto, in grado di operare autonomamente per lunghi periodi di tempo. Per adempiere a questo compito si è scelto di progettare un nodo sensore con LoRa come protocollo di comunicazione per il suo basso consumo di potenza e la circuiteria è stata progettata per richiedere meno energia possibile a riposo. Inoltre, si è optato per l’alimentazione a batteria per eliminare la dipendenza dalla rete elettrica, la quale richiederebbe un cablaggio ingombrante e costoso nel caso si utilizzino molteplici nodi sensori, oltre a renderne più complicato il posizionamento. In aggiunta l’utilizzo di tecniche di Energy Harvesting, che permettono di recuperare energia da fonti alternative come il solare o l’eolico, consente poi di ricaricare la batteria direttamente sul campo, riducendo le dimensioni minime di questa e, quindi, il suo costo ed ingombro, andando ad ottenere dei nodi sensori maggiormente miniaturizzati.