Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/114198
Author(s): Ricardo Alexandre Coelho Magno
Title: Underwater Communications based on Resonant Inductive Links
Issue Date: 2018-07-20
Abstract: During more recent years there has been a considerable advancement in unmanned vehicles, more so in autonomous underwater vehicles, following the increasing interest in exploring unreachable parts of the ocean. Underwater autonomous work poses substantial obstacles when it comes to wirelessly charging the devices and most importantly to the monitoring of such operation, as well as the transfer of the data gathered. This thesis presents a solution for overseeing the parameters that come with the wireless charging of a system, repurposing the resonant inductive link to transmit bits of data in addition to the power transfer already in place. Furthermore, the work was developed on system designed with a high-voltage switching power driver, optimized for load resistance equal to 12.5 Ohm, having a resonance frequency of 240 kHz for a power transfer in the order of 80 W with a link efficiency up to 94%.The present work explores the substantial threshold of current available at the primary coil, from 0.5 A to 2.5 A with a variation of resistance from 1 Ohm to 11 Ohm seen at the secondary coil. This allows for a detection of different states which provide a wireless communication with a wide dynamic range. The overall efficiency of the link is not greatly affected by the different states necessary to transmit information. Knowing that the salinity value of the sea differs from region to region and in turn, both the levels of current and threshold are affected, it is possible to regulate the value of the resistance responsible for the load modulation to atone such difference, which makes for a system with a high level of modularity. This presents a simple and viable solution that is a clear alternative to the need of additional aftermarket circuits to monitor and assist the charging of devices underwater.
Description: Em anos mais recentes, os veículos não tripulados têm sofrido um avanço considerável no seu desenvolvimento. Devido ao subsequente aumento de interesse na exploração do oceano, em especial zonas de condições extremas cujo acesso está impossibilitado. Em concreto, nas aplicações subaquáticas, existem problemas substanciais relativos ao carregamento de forma wireless dos aparelhos, mais especificamente, à monitorização deste processo, assim como, na transferência dos dados recolhidos. Esta dissertação apresenta uma solução para o controlo de parâmetros associados ao carregamento wireless, reaproveitando o acoplamento indutivo ressonante para, além da transferência de potência já implementada, transmitir dados. Denote-se que o estudo e implementação foram desenvolvidos num sistema com um comutador de alta tensão, optimizado para uma resistência de carga igual a 12.5 Ohm, uma frequência de ressonância de 240 kHz para uma transferência de potência na ordem dos 80 W com uma eficiência máxima no acoplamento de 94%.O trabalho desenvolvido explora um patamar substancial de corrente disponível, desde 0.5 A a 2.5 A com um conjunto de resistências entre 1 Ohm a 11 Ohm. Com estes valores é possível determinar diferentes estados que, por sua vez, permitem uma comunicação wireless com um grande alcance dinâmico. A eficiência geral do acoplamento não sofre uma grande alteração para os diferentes estados necessários para o envio de informação. Sabendo que o teor de sal afeta diretamente o acoplamento e, consequentemente, os níveis de corrente do sistema, e ainda que os valores de salinidade do mar variam de região para região, é possível regular esta variação mudando o valor da resistência responsável pela modulação da carga, reforçando a modularidade do sistema.Este desenvolvimento apresenta uma solução simples e viável, apresentando-se como uma forte alternativa ao uso de circuitos externos adicionais.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
TID identifier: 202118894
URI: https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/114198
Document Type: Dissertação
Rights: embargoedAccess
Embargo End Date: 2021-07-19
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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