Clasificacion de la tecnología SWPDT

 Segun la investigacion de [1] la tecnología SWPDT se puede clasificar  a grandes rasgos en dos tipos.  El primer tipo utiliza dos pares de acoplamientos [2]–[7] que pueden ser coaxiales o no coaxiales. 

Si los dos pares de acoplamiento son coaxiales, la interferencia entre la potencia y la transferencia de datos es significativa. 

Si los dos pares de acoplamiento no son coaxiales, el sistema SWPDT ocupa un espacio mayor y entonces no es adecuado para aplicaciones donde el secundario gira con respecto al primario. No se usa ampliamente

El segundo tipo de sistema SWPDT emplea sólo un par de acoplamientos. Según el soporte de datos, se puede clasificar en dos subtipos. El primer subtipo utiliza el soporte de energía como soporte de datos o SWPDT de modulación directa (DM-SWPDT) , mientras que el segundo subtipo introduce soportes de datos dedicados o SWPDT de inyección de señal (SI-SWPDT), respectivamente.

Bibliografia

[1] Y. Yao et al., “Analysis and Design of a Simultaneous Wireless Power and Data Transfer System Featuring High Data Rate and Signal-to-Noise Ratio,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 11, pp. 10761–10771, Nov. 2021, doi: 10.1109/TIE.2020.3031518..

[2]U. K. Madawala, J. Stichbury and S. Walker, "Contactless power transfer with two-way communication," 2004 30th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2004), Busan, South Korea, 2004, pp. 3071-3075.

[3]  G. Wang, P. Wang, Y. Tang and W. Liu, "Analysis of Dual Band Power and Data Telemetry for Biomedical Implants," in IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, vol. 6, no. 3, pp. 208-215, June 2012.

 [4] A. D. Rush and P. R. Troyk, "A Power and Data Link for a Wireless-Implanted Neural Recording System," in IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 59, no. 11, pp. 3255-3262, Nov. 2012.

[5] T. Dräger, I. Mayordomo and J. Schuster, "Multi-band simultaneous inductive wireless power and data transmission," IEEE SENSORS 2014 Proceedings, Valencia, 2014, pp. 1515-1518.

 [6] C. H. Kao, Y. P. Lin and K. T. Tang, "Wireless data and power transmission circuits in biomedical implantable applications," International Symposium on Bioelectronics and Bioinformations 2011, Suzhou, 2011, pp. 9-12.

 [7] X. Li, J. Hu, Y. Li, H. Wang, M. Liu and P. Deng, "A Decoupled Power and Data-Parallel Transmission Method With Four-Quadrant Misalignment Tolerance for Wireless Power Transfer Systems," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, no. 12, pp. 11531-11535, Dec. 2019.

Revision: Analysis and Design of a Simultaneous Wireless Power and Data Transfer System Featuring High Data Rate and Signal-to-noise Ratio

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Conceptos de WPT

La transferencia inalámbrica de datos es necesaria en algunos sistemas TIP para facilitar la supervisión del estado, el intercambio de instrucciones y el control en bucle cerrado

 la tasa de error de bits (BER) aumenta cuando aumenta la potencia transferida

Clasificacion de la SWPDT 

Pros y Contras de los metodos de modulacion digital

Resumen del sistema propuesto

Informe de las señales enviadas y recibidas

Aportes  

sistema de transferencia inalámbrica simultánea de energía y datos (SWPDT) basado en una topología de compensación LCC de doble cara y manipulación por desplazamiento de frecuencia. 

Esquema SI-SWPDT que utiliza topología de compensación DS-LCC, modulación y demodulación FSK, acoplamiento inductivo y circuito de demodulación de datos diferencia

método simplificado para analizar la transferencia de energía, la transferencia de datos y la interferencia entre ellas.

Modelos equivalentes simplificados del sistema SI-SWPDT propuesto.

Se logran simultáneamente una transferencia de energía inalámbrica de alta potencia y alta eficiencia y una transferencia de datos inalámbrica robusta y de alta velocidad

n. En primer lugar, este artículo propone un nuevo esquema SI-SWPDT que utiliza topología de compensación DS-LCC, modulación y demodulación FSK, acoplamiento inductivo y circuito de demodulación de datos diferencial. FSK se introduce en los sistemas SI-SWPDT para mejorar el rendimiento antiruido de la transferencia de datos. En segundo lugar, se construyen los modelos equivalentes simplificados del sistema SI-SWPDT propuesto, en base a los cuales se

Materiales utilizados 

 el prototipo contiene 10 módulos.

 fuente de alimentación de CC Chroma 62150H-600 para energizar el circuito de alimentación

Fuente de alimentación de CC RIGOL DP832 para alimentar el circuito de datos

osciloscopio Tektronix DPO4104B

Teoría  

Clasificación de la tecnología SWPDT,  (DM-SWPDT) y SI-SWPDT.

 Cuanto mayor es la Ganancia de transferencia de datos , más fácil es la demodulación y menor es la B

Topología  

 topología de compensación LCC

  

Fig. 1. Diagramas de circuito del sistema SWPDT propuesto. (a) Transferencia de energía e inyección y extracción de datos. (b) Modulación de datos. (c) Demodulación de datos. [1]

 topología de compensación simétrica SS.

inductor-condensador-inductor de doble cara (DS-LCL y DS-LCC)

el circuito de demodulación de datos, con un filtro de paso alto inductor comdensador (LC-HPF)

El circuito superior emplea un filtro de paso alto derivado de m (M-HPF), mientras que el circuito inferior utiliza un filtro de paso alto derivado de  m

 amplificador (Amp), el detector de envolvente (ED) y el filtro de paso bajo de resistencia-condensador (RC-LPF), 

la transferencia de energía y la transferencia de datos comparten el acoplador magnético.

Su transferencia de datos asifgna el mismo tiempo a los bits cero y uno

Estructura

el prototipo contiene 10 módulos. Se utiliza una fuente de alimentación de CC Chroma 62150H-600 para energizar el circuito de alimentación

se emplea una fuente de alimentación de CC RIGOL DP832 para alimentar el circuito de datos. 

Se incluye un osciloscopio Tektronix DPO4104B en la configuración de prueba para capturar formas de onda de voltaje y corrient

Parámetros 

e utiliza una red de compensación inductor-condensador-condensador (DS-LCC) de doble cara, modulación y demodulación FSK y acoplamiento inductivo. Tanto la potencia transferida como la velocidad de datos son altas en el sistema propuesto. La interferencia entre la transferencia de energía y la transferencia de datos se reduce significativamente mediante el uso de compensación DS-LCC y la optimización del circuito de transferencia de datos. FSK se emplea para mejorar el rendimiento de la transferencia de datos en condiciones desalineadas. Los datos se transfirieron correctamente a una velocidad de 150 kbps en el experimento a pesar de que el coeficiente de acoplamiento disminuyó en un 95,3%

  relación señal/ruido de 47 dB en el peor de los casos

La eficiencia de transferencia de energía PTE es del 90,5%

velocidad de datos es de 150 kbps.

Potencia de entrada 320,6 

Potencia de salida 290,1 W

Los espacios de aire entre las bobinas Tx y Rx aumentan a 97 mm y 267 m

 La transmisión de 28 bits del primario al secundario requiere 186,7 μs. La velocidad de datos del sistema propuesto es de 150 kbps. El retardo de tiempo del sistema propuesto es de sólo 5,2 μs y el tiempo de duración de cada bit de Udd (Tdd) es casi igual al de Uod (Tod). La diferencia normalizada entre Tdd y To es  9%

Aplicaciones mencionadas 

 

Bibliografía

Y. Yao et al., “Analysis and Design of a Simultaneous Wireless Power and Data Transfer System Featuring High Data Rate and Signal-to-Noise Ratio,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 11, pp. 10761–10771, Nov. 2021, doi: 10.1109/TIE.2020.3031518..