Revision: A Wireless Power and Information Simultaneous Transfer Technology based on 2FSK Modulation Using the Dual Bands of Series-Parallel Combined Resonant Circuit

Un sistema de bandas duales de circuito resonante combinado en serie-paralelo SPRC-2FSK-WPIT que emplea bandas resonantes duales de SPRC muestra una velocidad de transmisión de hasta 20 kbps y una eficiencia superior al 85\% a 50 mm de distancia. El prototipo utiliza 6 W a 351 KHz

 

 se propone una nueva tecnología inalámbrica de transferencia simultánea de energía e información (WPIT) basada en modulación 2FSK utilizando bandas duales de circuito resonante combinado en serie-paralelo (SPRC)

Ventajs y desventajas de los metodos de WPDT 

. COMPARACIÓN DE RENDIMIENTO DEL SPRC-2FSK-WPIT PROPUESTO g TECNOLOGÍA Y TECNOLOGÍA CONVENCIONAL 2FSK-WPI

MAtematicas del factor de calidad

Matematicas de a y la distancia máxima de transferencia de potencia d se determinan mediante las siguientes ecuacion

Usos

vehículos, dispositivos biomédicos implantados y productos electrónicos de consumos

Funcionamiento

el sistema emplea bandas resonantes duales de SPRC y ambas portadoras del sistema usan las frecuencias resonantes, por lo que se eliminan las desventajas de la tecnología 2FSKWPIT convencional. Se lleva a cabo el diseño óptimo del sistema SPRC-2FSKWPIT. 

  Arquitectura del sistema SPRC-2FSK-WPIT (topología SP-SP)

ajo 2 Este sistema funciona en el modo de modulación 2FSK, y las dos portadoras de frecuencia resonante transportan potencia e información simultáneamente. El modulador de frecuencia en el lado TX modula la señal de datos en una señal de onda cuadrada cuya frecuencia se selecciona entre las dos frecuencias resonantes de SPRC según el tipo de señal de datos; por ejemplo, la señal de datos "0" es entregada por la portadora de frecuencia resonante de banda inferior y la señal de datos "1" es entregada por la portadora de frecuencia resonante de banda superior. El inversor es controlado por el modulador a través de los terminales S1 y S2 y produce las portadoras de transmisión con las frecuencias de la onda cuadrada del modulador. En el lado RX, se conecta un demodulador de frecuencia a los terminales de carga. El demodulador demodula la señal portadora recibida y obtiene los datos de comunicación originales del lado TX, y la potencia transmitida se consume en l
ones. En este sistema, las dos portadoras mantienen las mismas amplitudes de voltaje, por lo que la potencia de transmisión es estable independientemente del tipo de señal de datos. Y ambas frecuencias portadoras son frecuencias resonantes, por lo que se garantiza la máxima eficiencia energética. Y como se puede ver en la Fig. 6, el sistema no necesita ningún equipo adicional y su configuración es sen

e El sistema WPIT propuesto utiliza el método 2FSK en la comunicación, por lo que la velocidad de datos de comunicación ( DR ) 

Estructura

7. El prototipo experimental. 1 - bobina TX (inductor paralelo del circuito primario), 2 - bobina RX (inductor en serie del circuito secundario), 3, 4, 5 - condensador en paralelo, inductor en serie, condensador en serie del circuito primario, respectivamente, 6, 7, 8 - condensador en serie, inductor paralelo, condensador paralelo del circuito secundario, respectivamente, 9 - inversor, 10 - fuente de alimentación de CC, 11 - carga, 12 - demodula

Aportes

 1) El sistema SPRC-2FSK-WPIT podría tener una mayor eficiencia energética en comparación con el sistema 2FSK-WPIT convencional, ya que sus dos portadoras podrían mantener el estado de máxima eficiencia utilizando las frecuencias resonantes de las bandas duales de SPRC.

2) El sistema SPRC-2FSK-WPIT podría tener un alto factor de calidad ya que no necesita bandas anchas, por lo que podría garantizarse un alto rendimiento de transferencia de potencia.

 3) En el sistema SPRC-2FSK-WPIT optimizado, podría garantizarse una potencia de transferencia estable independientemente del tipo de señal de datos, ya que las dos portadoras de este sistema mantienen características de transferencia de potencia similares.

Parametros

. El prototipo experimental muestra una velocidad de comunicación de hasta 20 kbps manteniendo la eficiencia de transferencia de energía por encima del 85 % a una distancia de 50 mm. 

Bibliografia

[1] J. G. Kim, G. Wei, M. H. Kim, H. S. Ryo, and C. Zhu, “A Wireless Power and Information Simultaneous Transfer Technology Based on 2FSK Modulation Using the Dual Bands of Series-Parallel Combined Resonant Circuit,” IEEE Trans Power Electron, vol. 34, no. 3, pp. 2956–2965, Mar. 2019, doi: 10.1109/TPEL.2018.2847044.

Revision: Wireless power transfer system based on frequency and impedance matching hybrid adjustment against system detuning

  propone un sistema de transmisión de energía inalámbrica con acoplamiento de resonancia magnética, que se basa en compensación de frecuencia ajustable de forma conjunta y continua (CAFC) y circuitos de condensadores variables controlados por dos transistores (TCVC).

puede ajustar de forma adaptativa combinaciones de la frecuencia de operación y la capacitancia del capacitor de compensación equivalente para lograr la adaptación de impedancia evitando la diferencia de fase causada por la parte imaginaria de la impedancia, manteniendo así una eficiencia de transmisión estable bajo la condición de variación de la distancia de transmisión.

e propone un método para mitigar la desafinación en un sistema dinámico de transferencia de energía inalámbrica basado en el efecto conjunto de dos TCVC y el ajuste de frecuencia. El CFIMHA-WPT propuesto puede realizar una capacitancia continua y ajustable para lograr fácilmente la mejor adaptación de impedancia, y es más simple y tiene un volumen menor que el que utiliza la estructura de matriz de capacitores.

Problema: Los cambios de distancia

Sensibilidad de MCR-WPT a los cambios en las condiciones externas, como la distancia y la carga del receptor n dos métodos comunes para mejorar la eficiencia de la transmisión en diferentes distancias o condiciones de desafinación. El primer método se basa en la adaptación de impedancia, que incluye el uso de convertidores CCCC para ajustar la impedancia de carga y circuitos pasivos para la adaptación de impedancia.

 

El diagrama estructural de la CFIMHA

Diagrama de estructura de dos TCVC. 

. El hardware constaba de un módulo de potencia, un módulo inversor, un módulo de transmisión y dos TCVC

Funcionamiento

Cuando el voltaje de control cambia, los estados de encendido y apagado del capacitor son controlados por el diodo que se enciende o apaga, respectivamente, y la capacitancia equivalente se puede calcular usando la tonelada de tiempo de encendido

La foto del CFIMHA-WPT en base a los TCVC

 es utilizar circuitos pasivos para igualar la impencia

MAtematicas de la impedancia4

La diferencia de fase entre el voltaje y la corriente era igual a cero Cuando la distancia de transmisión entre las dos bobinas era superior a 10 mm, se produce una gran diferencia de fase entre el voltaje y la corriente, lo que significa que el sistema estaba en estado desafinado

aporte

 propone un sistema TIP de ajuste híbrido de adaptación continua de frecuencia e impedancia (CFIMHA-WPT) basado en una compensación de frecuencia ajustable de forma conjunta y continua y múltiples condensadores variables controlados por transistores (TCVC) para obtener la máxima eficiencia de transmisión bajo desafinación causada por variaciones en las distancias de transmisi

Bibliografia

[35] Z. Yuan, P. Fu, G. Lu, and P. Cao, “Wireless power transfer system based on frequency and impedance matching hybrid adjustment against system detuning,” in Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing Ltd, Nov. 2021. doi: 10.1088/1742-6596/2108/1/012035.

Revision: A Dual-Resonance Matching Circuit for Magnetic Resonance Wireless Power Transfer Systems

  Presenta Un circuito de adaptación de resonancia dual para WPT por resonancia magnética transmite datos simultáneamente en un solo receptor. Trabaja en dos frecuencias, 1,7 MHz y 6,87 MHz, alimentando un LED de 2 W mientras transmite datos PRBS de 100 kbps, sus distancias optimas son 1.1 cm y 2.8 cm respectivamente.

Usos

la carga de dispositivos biomédicos de implantes y de Internet de las cosas  aplicaciones biomédicas, la función de comunicación también ayuda a recopilar señales biológicas y controlar los dispositivos de implante.

Razon

Un problema crítico en el diseño de tales sistemas es suprimir la interferencia entre datos y energía sin aumentar significativamente la complejidad del diseño.

Aportes 

 Circuito de adaptación de resonancia dual para sistemas de transferencia de energía inalámbrica por resonancia magnética  

Proporciona bandas separadas para diferentes usuarios, suprimiendo la diafonía entre canales

El circuito permite transmisión de energía de doble banda (DBPT) y transmisión simultánea de energía y datos (SPDT).

Materiales utilizados 

 

Teoría 

Para DBTP, las portadoras de energía se combinan con un combinador de energía y se transmiten a dos lados Rx diferentes, donde las portadoras de energía se convierten aún más en voltaje de CC y se suministran a las cargas. Para SPDT, los portadores de energía y datos se transmiten a un único Rx, que procesa el portador de energía y demodula la señal de datos por separado

Topologia  

 

Fig. 1. Diseño de circuito coincidente propuesto. (a) y (b) muestre el diagrama de circuito y el escenario de aplicación para DBPT. (c) Y (d) muestre el diagrama de circuito y el escenario de aplicación para SPDT. [1]

Fig. 2. Arquitecturas de sistema propuestas para (a) DBPT y (b) SPDT

Al establecer las frecuencias de la portadora de energía y portador de datos a fL y fH respectivamente, la potencia y los datos se pueden transmitir y recibir simultáneamente en un solo Rx

Configuración experimental del sistema DBPT

Parametros 

 La banda fL está configurada en 1,7 MHz con una distancia de transmisión óptima de 1,1 cm y la banda fH está configurada en 6,87 MHz con una distancia óptima de 2,8 cm.

En cada frecuencia de resonancia, el voltaje de interferencia recibido de la otra banda es menor que 1/5 del voltaje de la propia banda.

se utiliza para alimentar un LED de 2 W mientras se transmiten datos de secuencia binaria pseudoaleatoria (PRBS) de 100 kbps a través de la banda de 6,87 Banda de MHz

 .

la potencia se transmite a través de la banda de 1,7 MHz a una distancia de 1,1 cm y se utiliza para alimentar un LED de 2 W mientras se transmiten datos de secuencia binaria pseudoaleatoria (PRBS) de 100 kbps a través de la banda de 6,87 Banda de MHz y se muestra en un osciloscopio después de la demodulación utilizando un filtro pasivo de múltiples etapas

Aplicaciones mencionadas 

 la carga de dispositivos biomédicos de implantes y de Internet de las cosas

aplicaciones biomédicas, recopilar señales biológicas y controlar los dispositivos de implante

Bibliografia

L. Wang, C. Tjoe, B. Xu, and P. Yue, “A dual-resonance matching circuit for magnetic resonance wireless power transfer systems,” 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics, GCCE 2019, pp. 94–95, 2019, doi: 10.1109/GCCE46687.2019.9015211.