Wireless Ultrasonic Energy and Data Transmission Through Fluid and Metallic Layers

Transferência Ultrassônica De Energia E Dados Através De Camadas De Metal E Fluido Utilizando Modulação Em Frequência

“…Ultrassom para a transmissão de energia e dados através de paredes puramente metálicas foi demonstrado anteriormente por [11,14,15,16,17]. Nestes trabalhos, abordam-se sistemas com camadas de apenas um material metálico de espessura variando desde 1,6 até 63,5 mm, com diferentes protocolos de modulação como: ASK [18,19,20,21], FSK [22], MFSK [23], OFDM [6,24], QPSK [25], com taxas de transmissão desde 1 kbps até 17,37 Mbps. Outros trabalhos tratam de canais compostos por mais de uma camada [18,26]; mais precisamente compostos por duas camadas sendo uma de metal e outra de fluído.…”

“…A transferência dos dados mensurados pelo sensor entre os lados primário e secundário do sistema é realizada usando os princípios de modulação da impedância. Um transistor (42) está conectado em paralelo com os terminais do transdutor (18), e atua semelhante a uma chave.…”

“…Quando o transistor (42) é levado da saturação para o corte e vice-versa, coloca-se em curto ou não os terminais do transdutor (18), alterando a impedância acústica do transdutor (18), fazendo este refletir mais ou menos energia acústica para o lado primário. Tal variação na quantidade de energia refletida, impacta diretamente sobre a amplitude do sinal contínuo (CW) no transdutor (12), que pode ser interpretada como uma modulação ASK (Amplitude-shift Keying), por meio da medição da corrente 𝑖 𝑃 no resistor (22).…”

“…Em um recente artigo publicado por Yu Li et al [36], foi possível atingir uma taxa de 10 kbps e simultaneamente a transferência de 37,86 W, através de uma placa de aço com 11 mm de espessura, a eficiência alcançada foi de 45,75 % na transferência de energia. Takahashi [18] transmitiu energia e dados a uma taxa de 9600 bps, onde foi demonstrado a transferência de 135 mW de energia para o lado inside block através do canal acústico. O sistema apresentado foi capaz de transpor uma camada de aço carbono (de 6,5 mm) e uma camada de fluído (de 67,8 mm).…”

“… Novo método de transmissão de dados e energia, em direções opostas e utilizando um único canal acústico, composto de três camadas de múltiplos materiais, onde foi possível alcançar um aumento de até duas vezes na taxa de transmissão quando comparado com trabalhos similares [18,22,41,47].…”