طراحي و ساخت يك سيستم انتقال توان بيسيم مقاوم در برابر تغيير مكان و فركانس رزونانس سيم پيچ ها جهت كاربرد در سيستم هاي كاشته شده در بدن

كارشناسي ارشد

در اين پايان نامه طراحي و ساخت انتقال توان بي سيم با كاربرد در سيستم هاي كاشت در بدن صورت گرفته است. ابعاد مدارات تا حد امكان كوچك در نظر گرفته شده تا قابليت كاشت در بدن را داشته باشد. طراحي صورت گرفته بر اساس ساختار تشديد الكترومغناطيسي در فركانس 13.56 مگا هرتز مي باشد. در شبيه سازي هاي اوليه نشان داده مي شود كه در سيستم هاي انتقال توان به فاصله نزديك و با ساختار رزونانسي، در اثر جابجايي مدار گيرنده و فرستنده مقدار تزويج تغيير مي كند، از اين رو براي بيشينگي ولتاژ خروجي مدار گيرنده بايد فركانس مدار فرستنده تغيير نمايد. به منظور بررسي عملكرد سيستم انتقال توان بي سيم با ساختار تشديد سري-موازي، از فرستنده مبتني بر تقويت كننده كلاس E تطبيقي و گيرنده رزونانسي موازي استفاده شده است. سلف گيرنده بر روي بورد مدار چاپي با ظرفيت 290 نانو هانري با ابعاد 8 ميلي متر، تعداد 6 دور و ضخامت مسير 0.2 ميلي متر و فاصله مسيرها 0.2 ميلي متر طراحي شده است. در اين سيستم با تغيير فركانس مدار فرستنده اثر جابجايي تعديل شده است و بدون ايجاد فيدبك مستقيم از مدار گيرنده، فركانس كار مدار جهت بيشينه شدن ولتاژ خروجي تنظيم مي شود. همچنين بهينه سازي ساختار سلف هاي فرستنده و گيرنده به كمك الگوريتم ژنتيك انجام شده است. اين بهينه سازي براي فاصله بين سلف فرستنده و گيرنده 2 سانتي متر و بر مبناي 6 پارامتر شامل اندازه ضلع خارجي، ضلع داخلي و تعداد دورهاي سلف فرستنده و گيرنده انجام شده است، روند بهينه سازي به دو ساختار نوسان ساز كلاس D و نوسان ساز LC ضربدري با ولتاژ تغذيه 15 ولت و در فركانس كاري 13.56 مگا هرتز اعمال شده است، سرانجام ولتاژ خروجي در نوسان ساز كلاس D به 17.04 ولت و با نوسان ساز زوج ترانزيستور متقاطع به 25.31 ولت رسيده است كه نشان دهنده كارايي بهتر نوسان ساز زوج ترانزيستور متقاطع مي باشد. در ادامه يك سيستم مقاوم به جابجايي افقي با استفاده از يك شبكه سلف فرستنده به صورت 3x3 طراحي شده است. همچنين به منظور بهينگي فركانس كاري سيستم از نوسان ساز LC ضربدري استفاده مي شود تا در اثر تغيير ضريب كوپلينگ، فركانس سيستم به طور خودكار اصلاح شود. در اين سيستم بدون ايجاد فيدبك مستقيم از مدار گيرنده، موقعيت مكاني آن تشخيص داده مي شود. بر اساس تغيير فركانس از مقدار نامي 13.56 مگاهرتز، فرستنده اي كه بيشترين هم پوشاني را با گيرنده دارد فعال مي شود و ساير فرستنده ها غيرفعال مي گردد، به اين ترتيب اثر جابجايي گيرنده تعديل مي شود. در بخش گيرنده نيز از يك مدار دو برابر كننده ولتاژ استفاده شده است، تا ضمن يكسو سازي ولتاژ خروجي، دامنه آن نيز به حد مطلوب برسد. بر اساس تزويج بين گيرنده و فرستنده ولتاژ خروجي بين 3 ولت تا 21.5 ولت و تغييرات فركانس مدار در محدوده 10 تا 13.56 مگا هرتز مي باشد. بر اساس داده هاي اندازگيري شده مقاوم بودن اين مدار در برابر جابجايي در مقايسه با سيستم هاي تك فرستنده مرسوم به طور چشمگيري بيشتر است.

195955

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق گرايش مدارهاي مجتمع الكترونيك

دكتر جواد ياوند حسني