Aplicação de um modulador PPSK em um sistema de biotelemetria com enlace indutivo de três bobinas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Zanoni, Luian Halisson
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4685
Resumo: Enlaces indutivos são amplamente usados em sistemas de biotelemetria pelo fato de permitir, simultaneamente, o fornecimento de energia e a comunicação de dados com uma unidade implantável. Os primeiros enlaces indutivos com duas bobinas foram aplicados extensivamente, apesar da relativa baixa eficiência na transferência de energia (PTE) para o implante. Com intuito de aumentar a PTE, enlaces com múltiplas bobinas foram propostos. Moduladores baseados na técnica de modulação Load Shift Keying (LSK) são comumente empregados no implante para transmissão de dados (uplink) devido a simplicidade do circuito. Apesar disso, a comutação de uma carga no circuito de alimentação da unidade implantável provoca perda significativa de energia. Para superar esse inconveniente, um modulador Passive Phase Shift Keying(PPSK) foi proposto e viabilizado até o momento em enlaces indutivos com duas bobinas apenas. O presente trabalho busca demonstrar que um modulador PPSK pode ser aplicado em sistemas de biotelemetria com enlaces indutivos com mais de duas bobinas, aliando as vantagens de ambos. A hipótese foi validada a partir de um enlace formado por três bobinas, representando-se o implante por meio de um sistema microcontrolado, permitindo simular a aquisição de sinais e transmissão dos dados resultantes via modulador PPSK. Nos experimentos realizados foi possível enviar dados a uma taxa de até 100 kbps para uma distância entre bobinas de 18 mm, sendo possível prover uma potência de 30 mW para o sistema microcontrolado.
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spelling 2020-02-05T13:30:43Z2020-02-05T13:30:43Z2019-10-03ZANONI, Luian Halisson. Aplicação de um modulador PPSK em um sistema de biotelemetria com enlace indutivo de três bobinas. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4685Enlaces indutivos são amplamente usados em sistemas de biotelemetria pelo fato de permitir, simultaneamente, o fornecimento de energia e a comunicação de dados com uma unidade implantável. Os primeiros enlaces indutivos com duas bobinas foram aplicados extensivamente, apesar da relativa baixa eficiência na transferência de energia (PTE) para o implante. Com intuito de aumentar a PTE, enlaces com múltiplas bobinas foram propostos. Moduladores baseados na técnica de modulação Load Shift Keying (LSK) são comumente empregados no implante para transmissão de dados (uplink) devido a simplicidade do circuito. Apesar disso, a comutação de uma carga no circuito de alimentação da unidade implantável provoca perda significativa de energia. Para superar esse inconveniente, um modulador Passive Phase Shift Keying(PPSK) foi proposto e viabilizado até o momento em enlaces indutivos com duas bobinas apenas. O presente trabalho busca demonstrar que um modulador PPSK pode ser aplicado em sistemas de biotelemetria com enlaces indutivos com mais de duas bobinas, aliando as vantagens de ambos. A hipótese foi validada a partir de um enlace formado por três bobinas, representando-se o implante por meio de um sistema microcontrolado, permitindo simular a aquisição de sinais e transmissão dos dados resultantes via modulador PPSK. Nos experimentos realizados foi possível enviar dados a uma taxa de até 100 kbps para uma distância entre bobinas de 18 mm, sendo possível prover uma potência de 30 mW para o sistema microcontrolado.Inductive links are widely used in biotelemetry systems since they simultaneously enable power transfer from a reading unit to an implantable unit, and data communication between these units. The early two-coil inductive links were applied extensively despite the relatively low power transfer efficiency (PTE). In order to increase the PTE, multi-coil inductive links were introduced. Data modulators based on Load Shift Keying (LSK) modulation technique are commonly employed for data transmission in the implant (uplink) due to the simplicity of the circuit. However, switching a load in the power circuit of the implant causes significant power loss. To overcome this drawback, a Passive Phase Shift Keying (PPSK) modulator has been developed and just applied in two-coil inductive links. The present work aims to demonstrate that a PPSK modulator can be applied in three-coil biotelemetry systems, combining the advantages of PPSK modulation and multi-coil link. This hypothesis was validated from a three-coil inductive link and assuming an embedded system as the implantable unit, which allowed the simulation of signal acquisition and uplink data communication. The practical system enabled a transmission data rate of 100 kbps for a distance between coils of 18 mm, and also was capable to provide a power of 30 mW to the embedded system.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáporUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICAEngenharia/Tecnologia/GestãoBioengenhariaAcoplamentosModulação (Eletrônica)Energia - TransferênciaComunicação e tecnologiaBioengineeringCouplingsModulation (Electronics)Energy transferCommunication and technologyAplicação de um modulador PPSK em um sistema de biotelemetria com enlace indutivo de três bobinasApplication of a PPSK modulator in a biotelemetry system with a three-coil inductive linkinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPato BrancoBertotti, Fabio Luizhttp://lattes.cnpq.br/4739401775990139Abatti, Paulo Joséhttp://lattes.cnpq.br/2771856898735617Bertotti, Fabio Luizhttp://lattes.cnpq.br/4739401775990139Laskoski, Gustavo Theodorohttp://lattes.cnpq.br/1155455135522563Denardin, Gustavo Weberhttp://lattes.cnpq.br/4251219281955392Bernardi, Ricardohttp://lattes.cnpq.br/92588985156674090000-0002-7196-948Xhttp://lattes.cnpq.br/6956982249051833Zanoni, Luian Halissoninfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALmodularppskbiotelemetria.pdfapplication/pdf18471166http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4685/1/modularppskbiotelemetria.pdf9d21d0fa077bfa583ca70574a4a03436MD51TEXTmodularppskbiotelemetria.pdf.txtmodularppskbiotelemetria.pdf.txtExtracted texttext/plain130229http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4685/2/modularppskbiotelemetria.pdf.txtc8b0426060a36b08be01e9b8adafa1d1MD52THUMBNAILmodularppskbiotelemetria.pdf.jpgmodularppskbiotelemetria.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1303http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4685/3/modularppskbiotelemetria.pdf.jpg7fdda2207e551b0692bdb2625f8d9423MD531/46852020-02-06 04:00:50.748oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4685Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-02-06T06:00:50Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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