WASP

< Projeler Sayfası

Proje Adı
Kablosuz Güç Transferi ve Çift Yönlü Kablosuz Veri İletimi

Şirket Adı
ROKETSAN A.Ş.

Şirket Mentoru
Selçuk Çaylar, Onur Aktaş

Akademik Mentor
Prof. Dr. Abdullah Atalar

Asistan
Yunus Erdem Aras

Takım Üyeleri
Müslüm Emir Avcı, Doğan Can Çiçek, Ahmet Özkan Demir, Serhat Erdoğan, Ekin Sarp Önal, Hazar Benan Ünal

Özet
Projenin amacı, roket fırlatma yuvası ve roket arasında veri ve güç aktarımını gerçekleştiren sistemi kablosuz hâle getirerek, sistemin güvenilirliğini artırmak ve maliyetini düşürmektir. İç içe yerleştirilmiş iki silindir arasında aynı frekans üzerinden tek yönlü güç ve çift yönlü veri aktarımı yapılması hedeflenmektedir. Hedeflenen güç aktarım verimliliği %15’tir ve veri aktarım hızının en az 10 kbps olması planlanmaktadır. Ayrıca, 1 dakika boyunca 15 wattlık güç aktarılacak kadar enerjinin depolanması gerekmektedir. Kablosuz güç aktarımı dıştaki silindirden içteki silindire doğru gerçekleşecektir. Güç aktarımı anahtarlanarak gerçekleştirilecek ve küçük silindirden büyük silindire doğru veri aktarımı yapılırken güç aktarımı duracaktır. Güç ve verinin kablosuz olarak iletilmesi için manyetik endüktif kublaj yöntemi kullanılacaktır. Manyetik bir bağlantı üzerinden verinin aktarılması dışarıdan etkilerin en aza indirilmesi açısından faydalı olmaktadır. Güç aktarımının verimli bir şekilde gerçekleştirilebilmesi amacıyla içteki ve dıştaki bobinler için en uygun sarım sayıları seçilmiştir. Bu amaçla Comsol Multiphysics ve Matlab yazılımlarında rezonans frekansı modellenmiş ve güç aktarımının verimliliği simülasyon ortamında gözlenmiştir. Güç iletimi devresinin tasarımının tamamlanmasının ardından aktarılan gücün depolanması için gerekli batarya devresi tasarlanmıştır. Güç depolama birimi olarak, uzun ömürlü olması ve kısa sürede yüksek güç sağlayabilmesi sebebiyle süper kapasitörler tercih edilmiştir. Son adım olarak iki taraflı gerçekleşecek olan veri aktarımı devresi tasarlanmıştır. Veri aktarımı için en uygun modülasyonun, farklı taşıyıcı frekanslar kullanmaması ve faz tespitinin kolay olması nedeniyle, Farklı Faz Kaydırmalı Anahtarlama olması gerektiği, Matlab simülasyonlarıyla anlaşılmıştır. Aktarılan güç içteki silindirde sonradan kullanılmak üzere depolanmış, veri ise çözülerek sonraki aşamalara aktarılmıştır. Ürünün prototipi, şirket tarafından sağlanacak olan silindirik malzemeler kullanılarak yapılmıştır. Tasarlanan devreler PCB üzerine basılarak kompakt bir hâle getirilmiştir.


Abstract
Purpose of the project is to implement power and data transfer between the rocket pod and the rocket wirelessly, in order to increase the reliability of the system and decrease its cost. The power and data is transferred between two concentric coils at a certain frequency. While power transfer is unidirectional, data transfer is half duplex. The targeted power transfer efficiency is 15%, and data rate is planned to be at least 10 kbps. Additionally, enough energy will be stored so that the storage device will be able to provide 15 watts of power for 1 minute. Wireless power transfer is from outer cylinder to inner cylinder. Power transfer is keyed to stop while data is transferred from inner cylinder to outer cylinder. Magnetic inductive coupling method is used for transferring power and data. Using a magnetic transfer makes the system less vulnerable to the outer effects. First, coils was modeled for determining the operating frequency. For this purpose, Comsol Multiphysics and Matlab were used to model resonance frequency and observe power transfer efficiency. After power transfer circuit was designed and implemented, a battery circuit was designed in order to store the transferred power. For this purpose, super capacitors were used, since they have long shelf life and are able to provide high powers in short time. After these steps, data transfer circuit was designed. For data transfer, most suitable modulation was chosen as Differential Quadrature Phase Shift Keying (DQPSK), because it does not use different carrier frequencies and the phase detection is simpler. The transferred power is stored at the inner cylinder, while the data is demodulated to be used by the other circuits. The prototype of the product was constructed using the cylindrical equipment provided by the company. Designed circuits were printed on PCB to have a compact prototype.