一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，涉及无线充电技术领域，系统包括：绿色能源收集模块、射频能量发射模块、射频能量接收模块及辐射安全保护模块，绿色能源收集模块将收集到的风能及光能转化成的电能传输至射频能量发射模块；辐射安全保护模块根据是否监测到红外热源输出第一红外热源信号和第二红外热源信号至射频能量发射模块；射频能量发射模块根据第二红外热源信号将电能转化为射频能量信号发送至射频能量接收模块；射频能量接收模块接收并保存射频能量，用以为待充电设备供电。从而实现了环保及降低了电力成本，并且降低了人体长期暴露于高强度电磁辐射的风险，提高了系统的安全性。提高了系统的安全性。提高了系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统


[0001]本专利技术涉及无线充电
，特别是涉及一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统。

技术介绍

[0002]现今社会，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)在海洋监测、生态系统监测、城市设施监测、建筑状况监测、智能电网监测、智能交通、智慧农业等场景得到了广泛的应用。目前，WSN通常采用锂电池作为能量供应单元，而传感装置的体积、锂电池的容量和信息处理速率又存在着彼此牵制的关系，这很难满足长时间不间断供电的实际需求。所以，能量问题成为了WSN领域亟待解决的问题。
[0003]近年来，由于无线能量传输使得能量收集过程可控且可持续的特点，无线充电技术已经成为了解决WSN能量问题的最有前途的技术之一。与磁感应式、磁谐振式相比，基于射频能量传输的无线充电技术具有更远的充电距离，更加灵活。射频能量传输技术是指通过天线收集空间中的电磁波，经过射频转直流(RadioFrequencytoDirectCurrent，RF
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DC)整流将高频交流电能转换为可供设备使用的直流电能。然而，国内外仅有Powercast一家在设计相关产品，产品价格昂贵且仅用于实验，因此有必要研发一款自主的基于射频能量传输的无线充电软硬件系统。
[0004]目前，对于射频能量传输技术的学术研究忽视了射频能量传输时所遭遇较大的能量损失，如果用棕色能源驱动射频无线充电系统，对环境十分不利。此外，长时间高强度的电磁辐射会损害人体健康，而目前的产品很少考虑到这点。因此，在研发无线充电系统时需要采取必要的辐射安全保护措施。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，以解决用棕色能源驱动射频无线充电系统，对环境产生不利的影响，以及长时间高强度的电磁辐射会损害人体健康的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，包括：
[0008]绿色能源收集模块、射频能量发射模块、射频能量接收模块及辐射安全保护模块；
[0009]所述绿色能源收集模块用于收集风能及光能，并将所述风能及所述光能转化为电能进行存储并传输至所述射频能量发射模块；
[0010]所述辐射安全保护模块用于检测红外热源状态；当所述红外热源状态为检测到红外热源时，所述辐射安全保护模块输出第一红外热源信号至所述射频能量发射模块；当所述红外热源状态为未检测到红外热源时，所述辐射安全保护模块输出第二红外热源信号至所述射频能量发射模块；
[0011]所述射频能量发射模块分别与所述绿色能源收集模块及所述辐射安全保护模块
连接；所述射频能量发射模块接收到所述第一红外热源信号时，暂停输出任何信号；所述射频能量发射模块接收到所述第二红外热源信号时，将所述电能转化为射频能量信号并传输至所述射频能量接收模块；
[0012]所述射频能量接收模块与所述射频能量发射模块无线连接，所述射频能量接收模块用于接收所述射频能量信号并保存相应的射频能量为待充电设备供电。
[0013]可选地，所述绿色能源收集模块，具体包括：
[0014]光伏发电机、风力发电机及储能电池；
[0015]所述光伏发电机用于收集所述光能，并将所述光能转化为所述电能；
[0016]所述风力发电机用于收集所述风能，并将所述风能转化为所述电能；
[0017]所述储能电池分别与所述光伏发电机及所述风力发电机电连接，所述储能电池用于接收、存储并输出所述电能。
[0018]可选地，所述辐射安全模块具体包括：
[0019]人体红外热释电传感器、第一无线通信单元及第二无线通信单元；
[0020]所述人体红外热释电传感器，用于检测红外热源状态；
[0021]所述第一无线通信单元，与所述人体红外热释电传感器电连接，用于当所述红外热源状态为检测到所述红外热源时输出所述第一红外热源信号，当所述红外热源状态为未检测到所述红外热源时输出所述第二红外热源信号；
[0022]所述第二无线通信单元与所述第一无线通信单元无线连接，且所述第二无线通信单元与所述射频能量发射模块电连接，用于将所述第一红外热源信号及所述第二红外热源信号传输至所述射频能量发射模块。
[0023]可选地，所述射频能量发射模块具体包括：
[0024]上位机、通用软件无线电外设及定向天线；
[0025]所述上位机与所述第二无线通信单元电连接；当所述上位机接收到所述第一红外热源信号时，暂停输出任何信号；当接收到所述第二红外热源信号时输出第一正弦信号、硬件增益控制信号及频率控制信号至所述通用软件无线电外设；
[0026]所述通用软件无线电外设分别与所述储能电池及所述上位机电连接，所述通用软件无线电外设用于根据所述硬件增益控制信号及所述频率控制信号，将所述第一正弦信号转化为第二正弦信号；所述通用软件无线电外设还用于接收所述电能，并将所述第二正弦信号转化为所述射频能量信号传输至所述定向天线；
[0027]所述定向天线，与所述通用软件无线电外设电连接，用于接收所述射频能量信号。
[0028]可选地，所述射频能量接收模块具体包括：
[0029]偶极子天线、易拆卸模块单元及超级电容；
[0030]所述偶极子天线，与所述定向天线无线连接，用于接收并输出所述射频能量信号；
[0031]所述易拆卸模块单元，与所述偶极子天线连接，用于将所述射频能量信号直流整流后输出能量信号至所述超级电容；
[0032]所述超级电容，与所述易拆卸模块单元电连接，用于存储所述能量信号相应的能量并为所述待充电设备供电。
[0033]可选地，还包括：设于所述上位机内部的无线电平台；
[0034]所述无线电平台，具体包括：信号源单元、节流器、第一显示单元、第二显示单元、
控制单元及硬件连接单元；
[0035]所述信号源单元，用于产生所述第一正弦信号并将所述第一正弦信号传输至所述第一显示单元及所述节流器；
[0036]所述第一显示单元，与所述信号源单元连接，用于显示所述第一正弦信号的波形；
[0037]所述节流器，与所述信号源单元连接，用于控制程序运行的数据流量并将所述第一正弦信号传输至所述控制单元；
[0038]所述控制单元分别与所述节流器及所述第二无线通信单元连接，所述控制单元用于将所述第一正弦信号传输至所述第二显示单元，所述控制单元接收到所述第一红外热源信号时暂停输出任何信号，所述控制单元接收到所述第二红外热源信号时，输出所述第一正弦信号及硬件增益控制信号至所述硬件连接单元；
[0039]所述第二显示单元，与所述控制单元连接，用于显示所述第一正弦信号；
[0040]所述硬件连接单元分别与所述控制单元及所述通用软件无线电外设连接，所述硬件连接单元将所述第一正弦信号、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，其特征在于，包括：绿色能源收集模块、射频能量发射模块、射频能量接收模块及辐射安全保护模块；所述绿色能源收集模块用于收集风能及光能，并将所述风能及所述光能转化为电能进行存储并传输至所述射频能量发射模块；所述辐射安全保护模块用于检测红外热源状态；当所述红外热源状态为检测到红外热源时，所述辐射安全保护模块输出第一红外热源信号至所述射频能量发射模块；当所述红外热源状态为未检测到红外热源时，所述辐射安全保护模块输出第二红外热源信号至所述射频能量发射模块；所述射频能量发射模块分别与所述绿色能源收集模块及所述辐射安全保护模块连接；所述射频能量发射模块接收到所述第一红外热源信号时，暂停输出任何信号；所述射频能量发射模块接收到所述第二红外热源信号时，将所述电能转化为射频能量信号并传输至所述射频能量接收模块；所述射频能量接收模块与所述射频能量发射模块无线连接，所述射频能量接收模块用于接收所述射频能量信号并保存相应的射频能量为待充电设备供电。2.根据权利要求1所述的基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，其特征在于，所述绿色能源收集模块，具体包括：光伏发电机、风力发电机及储能电池；所述光伏发电机用于收集所述光能，并将所述光能转化为所述电能；所述风力发电机用于收集所述风能，并将所述风能转化为所述电能；所述储能电池分别与所述光伏发电机及所述风力发电机电连接，所述储能电池用于接收、存储并输出所述电能。3.根据权利要求2所述的基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，其特征在于，所述辐射安全模块具体包括：人体红外热释电传感器、第一无线通信单元及第二无线通信单元；所述人体红外热释电传感器，用于检测红外热源状态；所述第一无线通信单元，与所述人体红外热释电传感器电连接，用于当所述红外热源状态为检测到所述红外热源时输出所述第一红外热源信号，当所述红外热源状态为未检测到所述红外热源时输出所述第二红外热源信号；所述第二无线通信单元与所述第一无线通信单元无线连接，且所述第二无线通信单元与所述射频能量发射模块电连接，用于将所述第一红外热源信号及所述第二红外热源信号传输至所述射频能量发射模块。4.根据权利要求3所述的基于绿色能源与电磁辐射安全的射频无线充电系统，其特征在于，所述射频能量发射模块具体包括：上位机、通用软件无线电外设及定向天线；所述上位机与所述第二无线通信单元电连接；当所述上位机接收到所述第一红外热源信号时，暂停输出任何信号；当接收到所述第二红外热源信号时输出第一正弦信号、硬件增益控制信号及频率控制信号至所述通用软件无线电外设；所述通用软件无线电外设分别与所述储能电池及所述上位机电连接，所述通用软件无线电外设用于根据所述硬件增益控制信号及所述频率控制信号，将所述第一正弦信号转化
为第二正弦信号；所述通用软件无线电外设还用于接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘夕龙，宋伟，刘思赉，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：