Energy Harvesting and Power Management Unit for a Pressure Detection and Nerve Stimulation Device

Abstract

The aim of this master’s thesis was to design and implement wireless battery charging with data modulation used to power the electronics placed in a smart tooth concept to simplify its use and ability to safely charge a battery. This thesis was done as a part of Erasmus student exchange program during the internship in Porto. This thesis includes theoretical basis and information about wireless charging, data modulation, demodulation and battery management. Design of the schematic and procedures of realizing the circuit, for wireless battery charging, including simulations, were made based on the information obtained in the previous parts. Device consists of the transmitting part with oscillator, modulator and voltage boosting network. The receiving part is made of a coil with a series resonating capacitor, demodulator, multi-stage rectifier, a battery management module, and the battery itself. Finally, a number of tests were successfully made to verify the functionality of this wireless charging and data transmitting device.

Cílem této diplomové práce bylo navrhnout a implementovat zařízení k bezdrátovému nabíjení baterie s datovou modulací. Sloužit by mělo k napájení elektroniky umístěné v konceptu smart tooth, aby se zjednodušilo jeho používání a zajistilo se bezpečné nabíjení baterie. Tato práce byla vypracována jako součást výměnného programu studentů Erasmus během stáže v Portu. Práce obsahuje teoretické základy a informace o bezdrátovém nabíjení, modulaci dat, demodulaci a nabíjení baterií. Návrh schématu a postupy realizace obvodu pro bezdrátové nabíjení baterií, včetně simulací, byly provedeny na základě informací získaných v předchozích částech. Zařízení se skládá z vysílací části s oscilátorem, modulátorem a s napěťovým zesilovačem. Přijímací část je vyrobena z cívky, demodulátoru, vícestupňového usměrňovače, modulu pro správu nabíjení baterie a samotné baterie. Nakonec bylo provedeno několik testů k ověření funkčnosti tohoto bezdrátového zařízení pro nabíjení a přenos dat.