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

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 des...

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Autor principal:	Zanoni, Luian Halisson
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Bioengenharia Acoplamentos Modulação (Eletrônica) Energia - Transferência Comunicação e tecnologia Bioengineering Couplings Modulation (Electronics) Energy transfer Communication and technology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4685
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id	riut-1-4685
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spelling	riut-1-46852020-02-06T06:00:50Z Aplicação de um modulador PPSK em um sistema de biotelemetria com enlace indutivo de três bobinas Application of a PPSK modulator in a biotelemetry system with a three-coil inductive link Zanoni, Luian Halisson Bertotti, Fabio Luiz http://lattes.cnpq.br/4739401775990139 Abatti, Paulo José http://lattes.cnpq.br/2771856898735617 Bertotti, Fabio Luiz http://lattes.cnpq.br/4739401775990139 Laskoski, Gustavo Theodoro http://lattes.cnpq.br/1155455135522563 Denardin, Gustavo Weber http://lattes.cnpq.br/4251219281955392 Bernardi, Ricardo http://lattes.cnpq.br/9258898515667409 Bioengenharia Acoplamentos Modulação (Eletrônica) Energia - Transferência Comunicação e tecnologia Bioengineering Couplings Modulation (Electronics) Energy transfer Communication and technology CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA Engenharia/Tecnologia/Gestão 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 Paraná 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. 2020-02-05T13:30:43Z 2020-02-05T13:30:43Z 2019-10-03 masterThesis ZANONI, 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/1/4685 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UTFPR
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description	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.
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Aplicação de um modulador PPSK em um sistema de biotelemetria com enlace indutivo de três bobinas

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