- Design of Novel Systems for Position Independent Energy and Data Transfer
- Pacini, Alex <1990>
Subject
- ING-INF/02 Campi elettromagnetici
Description
- This thesis proposes a theoretical and experimental framework for the modeling, analysis and design of a complete energy and data transfer system, which provides constant performances independently of the receiver position. The energy transfer is considered for industrial scenarios, which require high powers and efficiencies, as well as for biomedical implants, which have high distances but do not require necessarily high efficiency. In the former, the method provides a constant received voltage, independent of the load and position in one direction of the receiver and without any feedback loop. It is based on a geometrical optimization of an inductive link composed of three coils and on resonant inverters and rectifier, respectively in class EF and E, operating at 6.78MHz. Furthermore, it enables to passively localize the receiver, without requiring its involvement. In the latter, the proposed solution enables to power small implants without knowing their orientation. The high throughput data transfer is intended for the industrial scenario, where it integrates in a single system with the power link and enables every part to connect and cooperate with each other. It employs consumer hardware and provides bandwidths of over 100Mb/s, independently of the position and with high resistance to interference.
- Questa tesi propone un quadro teorico e pratico per la modellazione, l'analisi e il progetto di un sistema completo per il trasferimento di energia e dati indipendente dalla posizione del ricevitore. Il trasferimento di energia è trattato sia per scenari industriali, che richiedono alte potenze ed efficienze, sia per quelli di impianti biomedicali, che presentano distanze significative ma non necessitano di particolari efficienze. Nel primo caso, il metodo proposto consente una tensione al ricevitore costante, indipendente dalla posizione, in una direzione, e dal carico del ricevitore, senza nessuna necessità di controllo in retroazione. Si basa sulla ottimizzazione geometrica di un link induttivo composto da tre spire e su inverter e rettificatore risonanti, in classe EF ed E, rispettivamente, funzionanti a 6.78MHz. Consente inoltre di localizzare il ricevitore in maniera passiva e indipendente dal ricevitore. Nel secondo caso, la soluzione proposta consente di alimentare dispositivi impiantabili indipendentemente dalla loro rotazione. Il trasferimento dei dati a banda larga si inserisce nello scenario industriale, integrandosi in un unico sistema di potenza e dati, con la possibilità anche di interagire tra loro. Attraverso l'uso di hardware di consumo, consente bande superiori a 100Mb/s, indipendentemente dalla posizione, con ottima resistenza alle interferenze.
Date
- 2019-04-08
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-25073
Pacini, Alex (2019) Design of Novel Systems for Position Independent Energy and Data Transfer, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Ingegneria elettronica, telecomunicazioni e tecnologie dell'informazione