Wireless power and data transfer systems are experiencing an ever-growing consumer and industrial adoption. Its use in common devices has made the technology more accessible to people, but seldomly does it replace a physical connection inside a product. When two parts of an assembly are to be electrically connected, the solution has traditionally been connectors or wires. However, typical connection methods using physical connectors between two devices can be fragile and sensitive to dust and debris. In this degree project, a wireless power and data connection between two parts of an industrial nutrunner are evaluated. A very compact nutrunner encasement calls for a minimal wireless interface with high efficiency. Additional complications are met when the nutrunner body is made of metal, which introduces losses. Electromagnetic simulations of a flexible PCB transformer with ferrite film backing are performed in the simulation software Finite Element Method Magnetics (FEMM), and electrical performance is evaluated in the circuit simulator LT-Spice. From the best performing solution, a physical model is constructed and evaluated. The final implementation uses a flyback converter for power transfer, and amplitude modulated data for bi-directional data transfer. Results indicate the potential for excellent performance with 1 W power transfer with more than 50 % efficiency whilst simultaneously transferring data at a rate greater than 1 Mbit/s. / Trådlös effekt och dataöverförings system ser allt fler tillämpningar i konsument och industriella sektorn. Dess implementation i vardagliga enheter har gjort teknologin mer tillgänglig för människor, men den ersätter sällan fysiska kontakter inuti produkter. När två delar av en produkt skall sammankopplas elektriskt har den traditionella lösningen varit kontakter eller sladdar. Däremot så kan typiska anslutningsmetoder med fysiska kontakter vara ömtåliga samt känsliga för damm och smuts. I detta examensarbete undersöks ett trådlöst effekt och data gränssnitt mellan två delar av en industriell mutterdragare. En väldigt kompakt mutterdragrinkapsling medför ett väldigt kompakt trådlöst gränssnitt med hög verkningsgrad. Ytterligare komplikationer uppstår när mutterdragaren är gjord av metall, vilket medför förluster. Elektromagnetiska simuleringar av en flexibel kretskorts transformator utförs i simuleringsprogrammet Finite Element Method Magnetics (FEMM) och elektrisk prestanda undersöks i kretssimulatorn LT-Spice. En prototyp konstrueras från den lösning som presterat bäst och denna utvärderas. Den slutgiltiga implementationen använder en flyback omvandlare för effektöverföring och amplitud modulerade data för dubbelriktad datakommunikation. Resultat indikerar god prestanda med 1 W effekt överfört vid mer än 50 % verkningsgrad samtidigt som data överförs med en hastighet mer än 1 Mbit/s.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-279965 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Carlsson, Simon |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2020:334 |
Page generated in 0.002 seconds