基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及物联网技术领域，公开一种基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，包括接收模块和输出模块，所述输出模块包括能量输出子模块和信息输出子模块，所述能量输出子模块包括能量输入单元、能量管理芯片、能量存储单元和能量输出单元，所述能量输入单元包括备用电源；所述接收模块通过所述能量输入单元与所述能量输出子模块连接，所述能量管理芯片分别与所述能量输入单元、所述能量存储单元、所述能量输出单元和所述备用电源连接，所述能量输出单元与所述信息输出子模块和外加负载连接，所述接收模块与所述信息输出子模块连接。本实用新型专利技术可以实现信号的无失真传输、能量的高效利用及稳定持续的供电。能量的高效利用及稳定持续的供电。能量的高效利用及稳定持续的供电。

【技术实现步骤摘要】
基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置


[0001]本技术涉及物联网
，尤其是指一种基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置。

技术介绍

[0002]随着第五代移动通信网络技术的发展，物联网逐渐渗透到人们生活的各个方面，在新一代无线通信中，除了对这些物联网设备进行控制与信息传递，如何有效地对移动的物联网设备进行供电已成为关键技术。可见光信息与能量同步传输技术采用可见光为载波来实现数据传输，相比于传统的射频通信技术具有频谱资源丰富、不易受电磁干扰、成本低等优点；此外，该技术还能以可见光为能量载体，实现对移动物联网装置进行供电的功能。因此，可见光信息与能量同步传输技术在物联网终端领域具有广泛的应用前景。
[0003]目前，科技人员对可见光信息与能量同步传输技术及系统的研究愈发深入。当前，可见光信息与能量同步传输的物联网系统接收端，通常利用DC
‑
DC升压电路来解决能量存储及光电转换器件传输功率最大化的问题，但该技术方案会引入高频噪声，对系统所传输的目标信号产生干扰。此外，目前已公开的可见光信息与能量同步传输的物联网系统还存在无法持续自供电的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，以实现信号的无失真传输、能量的高效利用及稳定持续的无线供电。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，包括接收模块和输出模块，所述输出模块包括能量输出子模块和信息输出子模块，所述能量输出子模块包括能量输入单元、能量管理芯片、能量存储单元和能量输出单元，所述能量输入单元包括备用电源；
[0006]所述接收模块通过所述能量输入单元与所述能量输出子模块连接，所述能量管理芯片分别与所述能量输入单元、所述能量存储单元、所述能量输出单元和所述备用电源连接，所述能量输出单元与所述信息输出子模块和外加负载连接，所述接收模块与所述信息输出子模块连接。
[0007]作为优选的，所述接收模块包括光学天线、光电转换器件和信息与能量分离电路，所述光学天线的输出端和所述光电转换器件的输入端连接，所述光电转换器件的输出端和所述信息与能量分离电路输入端连接；
[0008]所述信息与能量分离电路包括并联的信息传递支路和能量传递支路，所述信息传递支路输出端和所述信息输出子模块连接，所述能量传递支路输出端和所述能量输出子模块连接。
[0009]作为优选的，所述能量存储单元包括第三电容、第四电容和第二二极管，所述第三
电容和第四电容的正极分别与所述能量管理芯片连接，所述第三电容和第四电容的负极均接地，所述第二二极管的正极与所述第四电容的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第三电容的正极连接。
[0010]作为优选的，所述能量输出子模块还包括第一阈值设置单元和第二阈值设置单元，所述第一阈值设置单元和第二阈值设置单元分别和所述能量管理芯片连接；
[0011]所述能量管理芯片内置低压差线性稳压器，所述能量输出单元包括与所述能量管理芯片连接的能量输出子模块阈值输出端口、能量输出子模块输出端口和低压差线性稳压器输出端口；所述能量输出子模块输出端口与外加负载连接，所述能量输出子模块阈值输出端口、低压差线性稳压器输出端口与所述信息输出子模块连接；
[0012]所述第一阈值设置单元和所述第二阈值设置单元分别与所述能量管理芯片连接。
[0013]作为优选的，所述第一阈值设置单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和第二电阻的两端均与所述能量管理芯片连接，所述第三电阻的两端分别与所述能量管理芯片和地线连接；
[0014]所述第二阈值设置单元包括第四电阻、第五电阻和第六电容，所述第四电阻的两端均与所述能量管理芯片连接，所述第五电阻的两端分别与所述能量管理芯片和地线连接，所述第六电容的两端分别与所述第四电阻的两端连接。
[0015]作为优选的，所述信息输出子模块包括前置放大单元、滤波放大单元、整形单元和信息输出子模块输出端口，所述前置放大单元的输出端和所滤波放大单元的输入端连接，所述滤波放大单元的输出端和所述整形单元的输入端连接，所述整形单元的输出端和所述信息输出子模块输出端口连接。
[0016]作为优选的，所述信息输出子模块还包括基准单元，所述基准单元包括第零运算放大器、第九电阻、第十电阻、第十六电容和第十七电容；
[0017]所述第十电阻的一端接地，所述第十电阻的另一端连接所述第零运算放大器的正相输入端；所述第九电阻的一端连接所述第零运算放大器的正相输入端，所述第九电阻的另一端连接所述能量管理芯片；所述第十六电容和第十七电容并联后的一端接地，所述第十六电容和第十七电容并联后的另一端连接所述能量管理芯片；
[0018]所述基准单元分别与所述前置放大单元、滤波放大单元、整形单元连接。
[0019]作为优选的，所述前置放大单元包括跨阻放大器和基准电压输入端口，所述跨阻放大器包括第一运算放大芯片，所述第一运算放大芯片的同相端设置有所述基准电压输入端口。
[0020]作为优选的，所述滤波放大单元包括第二运算放大器、第十一电容、第七电阻和第八电阻，所述第十一电容和第八电阻并联，所述第七电阻连接所述第二运算放大器的反相输入端；
[0021]所述整形单元包括比较器，所述比较器的正相端口与所述滤波放大单元的输出端口连接，所述比较器的反相端口连接所述基准单元的输出端口。
[0022]作为优选的，所述能量输出子模块阈值输出端口与所述前置放大单元、滤波放大单元连接，所述低压差线性稳压器输出端口与所述基准单元、整形单元连接。
[0023]本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0024]本技术通过能量管理芯片和能量输出子模块、信息输出子模块的配合，不需
要外加辅助信号就可以实现对能量的采集和管理，进而不会对目标信息形成干扰，具有噪声低的优点；同时，本技术通过在能量输入单元中设置备用电源以及在能量输出子模块中设置能量存储单元，实现了对装置自身的持续供电、能量的高效利用，极大地提高了物联网终端设备的续航能力，具有无线通信、安全、快捷、续航能力高的优点。
附图说明
[0025]为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中：
[0026]图1为本技术实施例的工作框图示意图，
[0027]图2为本技术实施例中的光电转换器件和信息与能量分离电路的连接示意图，
[0028]图3为本技术实施例中的能量输出子模块的电路设计图，
[0029]图4为本技术实施例中的基准单元的电路设计图，
[0030]图5为本技术实施例中的信息输出子模块电路设计图，
[0031]图6为本技术实施例的整体结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，其特征在于：包括接收模块和输出模块，所述输出模块包括能量输出子模块和信息输出子模块，所述能量输出子模块包括能量输入单元、能量管理芯片、能量存储单元和能量输出单元，所述能量输入单元包括备用电源；所述接收模块通过所述能量输入单元与所述能量输出子模块连接，所述能量管理芯片分别与所述能量输入单元、所述能量存储单元、所述能量输出单元和所述备用电源连接，所述能量输出单元与所述信息输出子模块和外加负载连接，所述接收模块与所述信息输出子模块连接。2.根据权利要求1所述的基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，其特征在于：所述接收模块包括光学天线、光电转换器件和信息与能量分离电路，所述光学天线的输出端和所述光电转换器件的输入端连接，所述光电转换器件的输出端和所述信息与能量分离电路输入端连接；所述信息与能量分离电路包括并联的信息传递支路和能量传递支路，所述信息传递支路输出端和所述信息输出子模块连接，所述能量传递支路输出端和所述能量输出子模块连接。3.根据权利要求1所述的基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，其特征在于：所述能量存储单元包括第三电容、第四电容和第二二极管，所述第三电容和第四电容的正极分别与所述能量管理芯片连接，所述第三电容和第四电容的负极均接地，所述第二二极管的正极与所述第四电容的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第三电容的正极连接。4.根据权利要求3所述的基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，其特征在于：所述能量输出子模块还包括第一阈值设置单元和第二阈值设置单元，所述第一阈值设置单元和第二阈值设置单元分别和所述能量管理芯片连接；所述能量管理芯片内置低压差线性稳压器，所述能量输出单元包括与所述能量管理芯片连接的能量输出子模块阈值输出端口、能量输出子模块输出端口和低压差线性稳压器输出端口；所述能量输出子模块输出端口与外加负载连接，所述能量输出子模块阈值输出端口、低压差线性稳压器输出端口与所述信息输出子模块连接；所述第一阈值设置单元和所述第二阈值设置单元分别与所述能量管理芯片连接。5.根据权利要求4所述的基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置，其特征在于：所述第一阈值设置单元包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和第二电阻的两端均与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭卓然，陈瑜琪，涂俊轩，吴绍龙，曹国洋，马冬，李孝峰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：