Compact near field wireless energy transfer systems using defected ground structures

Near-Field Wireless Power Transfer systems have attracted attention for their potential applications, such as implanted medical devices, radio frequency identification, and portable electronic devices in general. In this context, a compact model for short-range NF-WPT systems operating in ISM frequency bands is proposed, employing the concept of ground plane aperture resonators or Defected Ground Structures (DGS). This technique allows the miniaturization of the resonator, which leads to the development of compact NF-WPT systems. The model proposed in this work aims at possible applications that require simultaneous energy and data transfer. This model operates in dual band in 433 MHz and 900 MHz frequency bands and makes use of overlapping circular DGS in order to shrink the resonator device and obtain high values of Figure of Merit (FoM) commonly used in this research area. The proposed model was designed using the electromagnetic analysis and built using Rogers RO4003 dielectric material. The designed dual-band DGS resonators have a total area of 11.7 × 10.2 mm 2 and when placed at a distance of 15 mm between transmitter and receiver, they have measured FoM values of 0.71 and 1.07 at 440 MHz and 918 MHz, respectively. The results were compared with related works found in the literature, and indicate a ηWPT of 40.9% and 49.2 %

Tracking and dynamic tuning of a wireless powered endoscopic capsule

This work presents an inductive wireless power transfer system for powering an endoscopy capsule supplying energy to power electronic devices allocated inside a capsule of ≈26.1 mm × 9 mm. A receiver with three coils in quadrature with dimensions of ≈9 mm × 9 mm × 10 mm is located inside the capsule, moving freely inside a transmitter coil with 380 mm diameter through translations and revolutions. The proposed system tracks the variations of the equivalent magnetic coupling coefficient compensating misalignments between the transmitter and receiver coils. The power on the load is estimated and optimized from the transmitter, and the tracking control is performed by actuating on a capacitance in the matching network and on the voltage source frequency. The proposed system can prevent load overheating by limiting the power via adjusting of the magnitude of voltage source VS. Experimental results with uncertainties analysis reveal that, even at low magnetic coupling coefficients k ranging from (1.7 × 10−3 , 3.5 × 10−3 ), the power on the load can be held within the range of 100–130 mW. These results are achieved with any position of the capsule in the space, limited by the diameter of the transmitter coil and height of 200 mm when adjusting the series capacitance of the transmitter in the range (17.4, 19.4) pF and the frequency of the power source in the range (802.1, 809.5) kHz

Sistema de monitoramento de sinais vitais para testes físicos com transmissão de dados sem fios

Este projeto desenvolve o sistema de medição e monitoramento dos sinais vitais, para ser aplicado na realização de testesfísicos ergométricos, que determinam os níveis adequados de exercícios para quem deseja iniciar atividades físicas regulares.Estes testes podem ser realizados em campo ou em laboratório. Realizando a aquisição dos sinais de eletrocardiograma(ECG), temperatura corporal (TC) e estimativa da pressão arterial (PA), utilizando transmissão de dados sem fios.Palavras-chave: ECG, PA, sem fios

Development of a pavement-embedded piezoelectric harvester in a real traffic environment

Road pavements are spread over large areas and convey various possibilities for energy sources such as high thermal gradients due to their materials and colors, wind corridors, large flat areas for solar harvesting, and heavy loading from traffic. The latest advances in road energy generation have been discretely implemented and have mainly focused on photovoltaic surface applications; other studies have explored the use of piezoelectric transducers with high stresses for better energy-production performance but limited life span. This study explores the stresses on pavement surfaces from traffic loading shockwaves that yield to the natural frequency vibration a piezoelectric harvester using a cantilever array. The passing vehicles triggered 16 piezoelectric sensors divided into four embedded steel profiles. The peak electrical power obtained in the experiment was 55.6 µW with a single transducer using a tip mass of 16 g. The proposed harvester demonstrated potential for applications in micro-generation of energy with limited infrastructure modification and high endurance under traffic loading over time. Its generation capacity is around 50 mWh a month with 16 piezoelectric cantilevers installed (for a commercial traffic volume of 1500 vehicles a day), enough to power a 200 m flashing LED raised marker strip to guide drivers for lane alignment during night shifts

Displacer-type liquid level sensor with liquid density auto-compensation

In the classic displacer-type liquid level measuring method, liquid level is calculated via the buoyancy force exerted by the liquid on a displacer. This technology has high linearity, precision, accuracy, ease of installation and low cost. Nonetheless, displacer level sensors have significant sensitivity to variations in liquid density, which hinder its use in industrial applications that such quantity is not held constant. In this paper a novel displacer-type liquid level sensor is presented and analyzed. The innovation of the new sensor consists of adding another displacer and thus calculating the new measured value by the quotient of the buoyancy forces of both displacers. Therefore, the new measurement is ideally insensitive to the variations in liquid density. A prototype was built and prototype results presented high linearity, being able to mitigate the sensitivity to the liquid density, increasing accuracy in the measurements

Desenvolvimento de um sistema de controle de movimento baseado em atuadores de ligas flexíveis com memória

O presente projeto apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de movimento para atuadoresbaseados em arranjos de elementos de liga de memória de forma (SMA) eletricamente aquecidos. Essesatuadores, quando aquecidos eletricamente, produzem um movimento mecânico. Neste trabalho éconstruído e testado um sistema microprocessado que incorpora uma estratégia de aquecimento rápido daliga através de um PWM, para fazer o controle de movimento e velocidade de resposta deste dispositivo.Palavras-chave: Atuadores de lida de memória, sistema de controle, controle elétrico de movimento

Utilização de sensores magnéticos para medição de deslocamento sem contato

O objetivo deste trabalho é desenvolver e avaliar um sistema capaz de reproduzir na tela de um microcomputador o movimento de um ponto, sem qualquer contato no mesmo. Para construir o protótipo foram utilizados sensores magnetoresistivos, um superímã, e para calibração, uma mesa adaptada com três parafusos micrométricos, capaz de realizar um deslocamento nas coordenadas x, y e z de um sistema tridimensional. Este estudo foi dividido em duas partes, na primeira avaliou-se o comportamento do sistema para a variação de deslocamento em um plano, caracterizando um movimento em duas dimensões (20). Na segunda parte, foi inserido um terceiro eixo, reproduzindo assim deslocamentos em 3 dimensões (30). O sistema apresentou resultados coerentes e comprovou ser uma opção para medidas desta natureza. Considerando-se os limites de precisão e tolerância necessárias, aplicações nas áreas de controle e Engenharia Biomédica podem ser implementadas baseadas no estudo de medidas sem contato.The aim of this work is to develop and evaluate a system to reproduce the movement of a point on a microcomputer screen in real time and contactless between the point and the sensor. To build the prototype, were used magnetoresistives sensors, a magnet and a calibration table adapted with three micrometric screws to accomplish the displacement on x, y and z coordenates of a 30 system. This study has been divided into two parts. In the first, the bahaviour of the system was asseded for the displacement variation of a point on a plane (20). In the second part, a third axis was inserted, thus reproducing 30 displacements. The system has present consistent resuslts and prove to be an alternative for mesurements of this nature. Considering necessary accuracy and tolerance limits, aplications in Control and Biomedical Engeneering can be implemented, based on the study of contactless mesurement

Monitoramento e análise da corrosão através de ruído eletroquímico /

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Os sinais de tensão e corrente de células com 3 eletrodos idênticos foram medidos e processados nos domínios tempo e freqüência e os parâmetros resistência de ruído Rn e resistência de ruído espectral Rsn foram calculados. O equivalente elétrico foi analisado e conclui-se que a relação entre as impedâncias internas e Rn não são lineares na maioria das vezes. Os resultados práticos mostraram que Rn correlaciona-se bem com os resultados de outras técnicas. Interações entre pites foram investigadas utilizando-se um arranjo de 25 eletrodos de aço inox 316 separados por pequena distância e expostos à solução de 3000 ppm de NaCl. Dois tipos de interações ocorreram quando um eletrodo ou uma linha inteira foi estimulada através de intensa corrosão. Foi observado que os pites nos demais eletrodos foram inibidos quando o potencial foi mantido no eletrodo sob corrosão.Também foi observado que a concentração dos produtos da corrosão induziu a um aumento na probabilidade de ocorrer pites nos eletrodos restantes. Finalmente, um modelo teórico para descrever o ataque por pites foi proposto e um programa de computador implementado para simular a probabilidade de ocorrência de eventos em uma determinada superfície. Os resultados produzidos estão de acordo com sistemas reais