CN103826089A - 基于无线电波充电的方法、可视门铃及无线电波接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，公开了一种基于无线电波充电的方法、可视门铃及无线电波接收装置。本发明中，对现有的电子猫眼供电储能系统进行了改进，增加了无线电波充电功能，通过在门内主机上采用无线电波接收模块，从周围环境中捕捉无线电波能量转换为电能为电子猫眼的门内主机充电或者供电，使得为可视门铃进行充电或供电不需要修改墙体布线引线到门框或者门上，也无需在门框或者主机附近安装耦合感应装置，通过无线电波，能够持续为系统提供充电电流，在正常使用的情况下，基本上不需要换电池或者取下电池充电，做到真正的永不断电；而且循环利用环境中的电磁波，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及基于无线电波充电的方法、可视门铃及无线电波接收装置。
背景技术
随着科技的进步，电子猫眼可视门铃（后统称电子猫眼）正在逐步取代传统的光学猫眼。只要将门上的传统猫眼取下来，就能够通过已有猫眼将新的电子猫眼轻松安装上，电子猫眼既有可视门铃的功能，也能够存储访客记录，甚至还带安防监控的功能。既能够呵护家庭安全也能为日常生活增加很多便利，所以电子猫眼正成为一种潮流在迅速普及。电子猫眼一般由摄像头组件、显示及控制模块、电池及门内外安装固件组成。现有电子猫眼基本上都是单纯采用电池供电，比如干电池或者锂电池。该系统工作在待机模式时，功耗是可以很小，可以做到小于1mA，但是，当有访客按门铃时，显示屏、摄像头模组及门铃喇叭等对电流消耗非常大，而门上一般没办法直接用直流电源供电，所以系统待机时间短、需要频繁换电池是该产品的最大缺陷。
现今，实现无线充电主要通过三种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端，该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。无线电波是另一个发展较为成熟的技术，其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。该领域的代表公司Powercast表示，其最终研制的微型高效接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器，就可以将无线电波转化成直流电。另一种尚在研究中的技术是电磁共振。由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。三种方案的对比如表1所示。
表1
目前市面上电子猫眼所采用的充电技术，要么是采用有线充电方式，要么是采用电磁感应或者电磁共振方式，但这两种方式都存在较多的弊端：有线充电方式，需要在门附近有电源拉线充电或者要将电池取出充电，不方便，操作麻烦；电磁感应和电磁共振无线充电方式，也是需要将电源布线到门框，同时，门框和门扇上都要额外安装额外的无线充电耦合模块，如图1所示，图中101是电源导线，102是电磁感应或电磁共振模块，103是门框，104是门扇，105是电子猫眼室内主机。这种实现方式需要破坏墙面和门的现有结构，影响外观，并非是真正意义上的“无线充电”。
目前市面已有的无线充电方案，在方便用户使用上有了一定的改进，用户不需要取电池就能够实现对主机的自动充电。但是，这种方案的缺陷，在于需要在电子猫眼之外，在门上和墙上进行很多的改造，不但破坏外观，而且施工麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无线电波充电的方法、可视门铃及无线电波接收装置，使得为可视门铃进行充电或供电不需要修改墙体布线引线到门框或者门上，也无需在门框或者主机附近安装耦合感应装置，循环利用环境中的电磁波，并转换成电子猫眼的工作能量，节能环保。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于无线电波充电的可视门铃，包含：门外子机、门内主机；所述门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与所述门内主机连接；
所述门内主机具有无线电波接收模块，该无线电波接收模块通过天线接收到来自周围环境中的无线电波，利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流，所述转换得到的电流供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。
本发明的实施方式还提供了一种基于无线电波充电的可视门铃的充电方法，包含以下步骤：
将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；
所述门内主机通过天线接收到来自周围环境中的无线电波；
所述门内主机利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流；
所述转换得到的电流供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。
本发明的实施方式还提供了一种无线电波接收装置，包含：无线电波接收电路、能量储存电路、充电及供电电路；
所述无线电波接收电路接收来自周围环境中的无线电波，在所述谐振回路中产生交流电流，并通过耦合线圈转换为直流电流；
所述能量储存电路将所述无线电波接收电路接收到的微弱能量逐步积累到电池的可充电电压范围内；
所述充电及供电电路将所述能量储存电路储存的能量直接为低待机功耗的电子产品供电或者经由充电电路为低待机功耗的电子产品供电。
本发明实施方式相对于现有技术而言，对现有的电子猫眼供电储能系统进行了改进，增加了无线电波充电功能，通过在门内主机上采用无线电波接收模块，从周围环境中捕捉无线电波能量转换为电能为电子猫眼的门内主机充电或者供电，使得为可视门铃进行充电或供电不需要修改墙体布线引线到门框或者门上，也无需在门框或者主机附近安装耦合感应装置，通过无线电波，能够持续为系统提供充电电流，在正常使用的情况下，基本上不需要换电池或者取下电池充电，做到真正的永不断电；而且循环利用环境中的电磁波，节能环保。
另外，所述无线电波接收电路通过调节可变电容来捕捉当前环境中能量贡献最大的无线电波频点接收无线电波；或者，所述无线电波接收电路通过固定频点接收无线电波。由于无线电波的能量一般较弱，因此，通过捕捉当前环境中能量贡献最大的无线电波频点接收无线电波，或者通过固定频点接收无线电波，有利于快速累积能量。
另外，基于无线电波充电的可视门铃还包含无线电波发射器；该无线电波发射器发射无线电波，供所述门内主机的无线电波接收模块接收。使用无线电波发射器作为可选配件，在周围无线电波能量较弱或者不存在无线电波时，为可视门铃持续充电、供电，方便用户使用。
另外，所述周围环境中的无线电波包含：Wi-Fi、无线基站、手机或者电脑发射的无线电波或者无线电波发射器发射的无线电波。这些无线电波普遍存在于日常生活中，易于获取。
另外，所述无线电波还包含超声波、微波。无线电波所包含的频率范围广泛，使无线电波能量更容易获取，更有利于利用周围环境的无线电波。
附图说明
图1是现有的电子猫眼无线充电方案框图；
图2是根据本发明第一实施方式的基于无线电波充电的可视门铃的结构示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的基于无线电波充电的可视门铃的充电示意图；
图4是根据本发明第一实施方式的基于无线电波充电的可视门铃的无线电波接收及充电原理示意图；
图5是根据本发明第二实施方式的基于无线电波充电的可视门铃的充电示意图；
图6是根据本发明第三实施方式的基于无线电波充电的可视门铃的充电方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种基于无线电波充电的可视门铃，如图2所示，该可视门铃包含：门外子机3、门内主机1；门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构2、4与门内主机连接；门内主机1具有无线电波接收模块，该无线电波接收模块通过天线接收到来自周围环境中的无线电波，利用调谐回路将接收到无线电波转换为电流，转换得到的电流供可视门铃的电池充电，或者为可视门铃供电。
也就是说，如图3所示，图中301是门内主机，302是门板。在门内主机301上增加无线电波接收模块，能够通过天线接收到环境中的无线电波能量，然后通过耦合线圈转换为电流，一方面可以给电池充电，另一方面，也可以给系统供电，维持系统持续工作。在无线电波能量获取上，可以是来自环境中已经存在的电波，比如Wi-Fi、无线基站、手机或者电脑等发射的无线电波，主机可以通过获取这些已经存在的无线电波能量来充电。
此外，本领域技术人员可以理解，无线电波接收模块可以内置于门内主机，或者外置于门内主机。无线电波包含超声波和微波。
请参阅图4，无线电波接收模块具体包含无线电波接收电路401、能量储存电路402、充电及供电电路403。无线电波接收电路401接收来自周围环境中的无线电波，在谐振回路中产生交流电流，并通过耦合线圈转换为直流电流；能量储存电路402将无线电波接收电路转换得到的直流电流，逐步积累到电池的可充电电压范围内；充电及供电电路403将能量储存电路储存的能量直接供电给电池或者经由充电电路供电给电池。
在无线电波接收电路中，可以通过调节可变电容C0来捕捉当前环境中能量贡献最大的无线电波频点接收无线电波；也可以通过固定频点接收无线电波。
此外，值得注意的是，无线电波接收电路和能量储存电路，实现方法多样，比如说，无线电波接收电路的调谐回路可以使如图4所示的并联调谐回路，也可以是串联调谐回路，并不局限于图4中电路，只要是利用无线电波充电的都在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本实施方式对现有的电子猫眼供电储能系统进行了改进，增加了无线电波充电功能，通过在门内主机上采用无线电波接收模块，从周围环境中捕捉无线电波能量转换为电能为电子猫眼的门内主机充电或者供电，使得为可视门铃进行充电或供电不需要修改墙体布线引线到门框或者门上，也无需在门框或者主机附近安装耦合感应装置，通过无线电波，能够持续为系统提供充电电流，在正常使用的情况下，基本上不需要换电池或者取下电池充电，做到真正的永不断电；而且循环利用环境中的电磁波，节能环保。
本发明的第二实施方式涉及一种基于无线电波充电的可视门铃。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，无线电波接收模块接收来自周围环境已经存在的无线电波。而在本发明第二实施方式中，还包含无线电波发射器，包含无线电波发射源或者辅助无线电波发射器（后续简称“无线电波发射器”），该无线电波发射器发射无线电波，供门内主机的无线电波接收模块接收，如图5所示，图中，A是无线电波发射器，B是周围环境自然存在的无线电波发射源。
也就是说，使用无线电波发射器作为可选配件，在周围无线电波能量较弱或者不存在无线电波时，为可视门铃持续充电、供电，方便用户使用。如果当前环境电波能量较弱，则可以采用自带的无线电波发射器，只要放在门内主机一定范围内地方接上电源，将会发射无线电波供猫眼主机接收，比如说，无线电波发射器与离门内主机之间的距离小于或者等于10米。
本发明第三实施方式涉及一种基于无线电波充电的可视门铃的充电方法。在本实施方式中涉及到的可视门铃为第一实施方式或者第二实施方式中的可视门铃，由于采用无线电波接收模块，从周围环境中捕捉无线电波能量转换为电能为电子猫眼的门内主机充电或者供电。具体地说，将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；门内主机通过天线接收到来自周围环境中的无线电波，利用调谐回路将接收到无线电波转换为电流，然后采用转换得到的电流供可视门铃的电池充电，或者为可视门铃供电。但是，无线电波能量一般较弱，因此，在利用调谐回路将接收到无线电波转换为电流时，先将在谐振回路中产生的交流电流通过耦合线圈转换为直流电流，然后将转换得到的直流电流，逐步积累到电池的可充电电压范围内；接着采用储存的能量直接供电给电池或者经由充电电路供电给电池。
请参阅图6，可以先循环接收无线电波能量，并储存积累能量；接着判断能量积累电压是否大于电池电压，如果小于电池电压，则继续积累；如果大于或者等于电池电压，则开启充电通路；然后持续进行充电或供电。
上面方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第四实施方式涉及一种无线电波接收装置，该装置包含：无线电波接收电路、能量储存电路、充电及供电电路；无线电波接收电路接收来自周围环境中的无线电波，在谐振回路中产生交流电流，并通过耦合线圈转换为直流电流；能量储存电路将无线电波接收电路接收到的微弱能量逐步积累到电池的可充电电压范围内；充电及供电电路将能量储存电路储存的能量直接为低待机功耗的电子产品供电或者经由充电电路为低待机功耗的电子产品供电。其中，低待机功耗的电子产品包含：可视门铃的门内主机、手机、MP3、助听器、汽车配件、体温表或者人体植入仪器。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (12)
1.一种基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，包含：门外子机、门内主机；
所述门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与所述门内主机连接；
所述门内主机具有无线电波接收模块，该无线电波接收模块通过天线接收到来自周围环境中的无线电波，利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流，所述转换得到的电流供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。
2.根据权利要求1所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述无线电波接收模块包含无线电波接收电路、能量储存电路、充电及供电电路；
所述无线电波接收电路接收来自周围环境中的无线电波，在所述谐振回路中产生交流电流，并通过耦合线圈转换为直流电流；
所述能量储存电路将所述无线电波接收电路转换得到的直流电流，逐步积累到电池的可充电电压范围内；
所述充电及供电电路将所述能量储存电路储存的能量直接供电给电池或者经由充电电路供电给电池。
3.根据权利要求2所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述无线电波接收电路通过调节可变电容来捕捉当前环境中能量贡献最大的无线电波频点接收无线电波；
或者，所述无线电波接收电路通过固定频点接收无线电波。
4.根据权利要求1所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，还包含无线电波发射器；该无线电波发射器发射无线电波，供所述门内主机的无线电波接收模块接收。
5.根据权利要求4所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述无线电波发射器与所述门内主机之间的距离小于或者等于10米。
6.根据权利要求1所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述周围环境中的无线电波包含：
Wi-Fi、无线基站、手机或者电脑发射的无线电波或者无线电波发射器发射的无线电波。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述无线电波接收模块内置或者外置于所述门内主机。
8.根据权利要求1至6任一项所述的基于无线电波充电的可视门铃，其特征在于，所述无线电波还包含超声波、微波。
9.一种基于无线电波充电的可视门铃的充电方法，其特征在于，包含以下步骤：
将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；
所述门内主机通过天线接收到来自周围环境中的无线电波；
所述门内主机利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流；
采用所述转换得到的电流供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。
10.根据权利要求9所述的基于无线电波充电的可视门铃的充电方法，其特征在于，在所述门内主机利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流的步骤中，包含以下子步骤：
在所述谐振回路中产生交流电流；
通过耦合线圈将所述产生的交流电流转换为直流电流；
在所述门内主机利用调谐回路将所述接收到无线电波转换为电流的步骤之后，还包含以下步骤：
将转换得到的直流电流，逐步积累到电池的可充电电压范围内；
将所述储存的能量直接供电给电池或者经由充电电路供电给电池。
11.一种无线电波接收装置，其特征在于，包含：无线电波接收电路、能量储存电路、充电及供电电路；
所述无线电波接收电路接收来自周围环境中的无线电波，在所述谐振回路中产生交流电流，并通过耦合线圈转换为直流电流；
所述能量储存电路将所述无线电波接收电路接收到的微弱能量逐步积累到电池的可充电电压范围内；
所述充电及供电电路将所述能量储存电路储存的能量直接为低待机功耗的电子产品供电或者经由充电电路为低待机功耗的电子产品供电。
12.根据权利要求11所述的无线电波接收装置，其特征在于，所述低待机功耗的电子产品包含：
可视门铃的门内主机、手机、MP3、助听器、汽车配件、体温表或者人体植入仪器。
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| 江发昌: "无线充电传感器网络系统及应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105320326A (zh) * | 2014-07-25 | 2016-02-10 | 南京瀚宇彩欣科技有限责任公司 | 智能网络系统 |
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