CN104539065A - 无线传电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线传电方法，包括：向发射端间歇性的输入第一交流电，通过微控制单元根据第一交流电间歇性的输入生成不同的控制信号；将控制信号与第一恒压直流电调制为电信号；根据所述电信号进行信电分离处理，分离出控制信号；通过信号发生器生成近场感应信号，将近场感应信号与控制信号进行调制，生成待发射信号；将待发射信号进行功率放大，并由发射线圈以电磁波的形式进行发送。本发明将直流电能转换为近场感应所需的电磁波，还根据发射端间歇性的供电生成控制信号，利用控制信号调制电磁波，使无线电力输送的同时也可以单向传输控制信号，使得在为负载供电的同时，还能对其工作模式进行控制。

Description

无线传电方法

【技术领域】

本发明涉及无线技术领域，特别涉及一种无线传电方法。

【背景技术】

在传统技术中，电源和负载之间需要用导线连接才能实现传电，但随着技术的发展，无线传电的方式已经出现，现有的无线传电技术主要是通过发射线圈将直流电能传换为近场感应所需的电磁波,通过接收线圈将电磁波转换为电能，从而实现发射线圈和接收线圈两者之间不用电线连接，而发射线圈及接收线圈都可以做到无导电接点外露而进行传电。目前的无线传电技术已应用在手机上，但无线传电技术现多应用于无线充电，例如手机无线充电等，只传输电能不能传输控制信号，亦或要通过多加线圈或其他方式传输控制信号，十分不方便。

【发明内容】

基于此，本发明提供一种无线传电方法，在传输电能的同时而且还能传输控制信号，扩大了现有无线传电技术的适用范围。

本发明实施例的内容如下：

一种无线传电方法，包括如下步骤：

向发射端间歇性的输入第一交流电，通过微控制单元根据所述第一交流电间歇性的输入生成控制信号；

将所述控制信号与第一恒压直流电调制为通过导线传输的电信号；

根据所述电信号进行信电分离处理，分离出所述控制信号；

通过信号发生器生成近场感应信号，将所述近场感应信号与所述控制信号进行调制，生成待发射信号；

将所述待发射信号进行功率放大，并由发射线圈以电磁波的形式进行发送。

一种无线传电方法，包括如下步骤：

接收端通过接收线圈接收电磁波后，生成第二交流电，并对接收的电磁波进行解调，获取控制信号；

将所述第二交流电转换为第二恒压直流电，为负载供电，并根据所述控制信号对所述负载的工作模式进行控制。

本发明能在将直流电能转换换为近场感应所需的电磁波、通过接收线圈将电磁波转换为电能，从而实现发射端和接收端之间不用电线连接便能导通的同时，还根据发射端间歇性的供电生成不同的控制信号，利用控制信号调制电磁波，使无线电力输送的同时也可以单向传输控制信号，进而在保证为负载正常供电的同时，还能对负载的工作模式进行控制。

【附图说明】

图1为本发明实施例一中发射端的处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一中发射装置1000的结构示意图；

图3为本发明实施例一中将控制信号和第一恒压直流电进行调制后的电信号的波形示意图；

图4为本发明实施例一中信电分离装置8分离出的第一恒压直流电和控制信号的波形示意图；

图5为本发明实施例一中信号发生器10生成的近场感应信号的波形示意图；

图6为本发明实施例一中调制器11输出的待发射信号的波形示意图；

图7为本发明实施例二中接收端的处理方法的流程示意图；

图8为本发明实施例二中接收装置2000的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的内容作进一步描述。

实施例一

本实施例一是以无线传电时发射端的处理方法为例进行说明的。图1为本实施例一中发射端的处理方法的流程示意图。如图1所示，发射端的处理过程包括如下步骤：

S11向发射端间歇性的输入第一交流电，通过微控制单元根据所述第一交流电间歇性的输入生成不同的控制信号；

S12将所述控制信号与第一恒压直流电调制为通过导线传输的电信号；

S13对所述电信号进行信电分离处理，分离出所述控制信号；

S14通过信号发生器生成近场感应信号，将所述近场感应信号与所述控制信号进行调制，生成待发射信号；

S15将所述待发射信号进行功率放大，并由发射线圈以电磁波的形式进行发送。

具体的，向发射端输入的第一交流电是间歇性的，微控制单元可根据间歇性输入的第一交流电生成不同的控制信号，例如，微控制单元中存储了多种控制信号，每当出现短时无交流电输入时，微控制单元切换输出不同的控制信号。然后可利用供电调制装置将控制信号与第一恒压直流电进行供电调制，生成可由导线传输的电信号，并向发射线圈一端传输。将导线中的电信号进行信电分离处理，分离出控制信号；再通过信号发生器生成近场感应信号，该近场感应信号为发射线圈所需频率的高频信号，将该近场感应信号与控制信号进行调制，生成待发射信号，并对其进行功率放大，由发射线圈以电磁波的形式进行发送。

在一种具体实施方式中，上述的第一恒压直流电可由外接恒压直流源提供，或者由上述的第一交流电转化为而成。

下面结合一个具体的发射装置来说明发射端的工作过程。

如图2所示，本实施例一给出一种具体的发射装置的结构示意图。发射装置1000包括开关控制装置1、第一整流装置2、第一稳压装置3、微控制单元4、第一储能装置5、供电调制装置6、干扰隔离装置7、信电分离装置8、功率放大电路9、信号发生器10、调制器11、发射线圈12、第二储能装置13。

开关控制装置1、第一整流装置2、第一稳压装置3、供电调制装置6、干扰隔离装置7、信电分离装置8依次连接。

开关控制装置1的输出端与微控制单元4的输入端连接，微控制单元4的输出端与供电调制装置6的输入端连接。

调制器11的输入端分别与信电分离装置8的输出端、信号发生器10的输出端连接，调制器11的输出端与功率放大电路9的输入端连接；功率放大电路9的输出端与发射线圈12连接。

下面描述本实施例一中发射装置1000的工作原理。

向发射装置1000输入交流电，开关控制装置1控制第一交流电间歇性输入，微控制单元4根据间歇性的第一交流电的供应生成不同的控制信号。例如当前有第一交流电输入时，微控制单元4输出控制信号a，当开关控制装置1切断第一交流电的输入、短时间内开关控制装置2控制第一交流电继续输入时，则微控制单元4生成控制信号b，依此类推，当开关控制装置1再一次切断第一交流电的输入、短时间内又控制第一交流电继续输入时，则微控制单元4生成另一控制信号c。随着第一交流电间歇性的输入，微控制单元4输出不同的控制信号。第一交流电通过第一整流装置2变换为第一直流电，然后通过第一稳压装置3将第一直流电变为第一恒压直流电。供电调制装置6将控制信号和第一恒压直流电调制为电信号，通过导线传输，在一种具体实施方式中，该电信号的波形如图3所示。考虑到第一交流电是间歇性输入的，中间出现短时(例如1秒至5秒)无交流电输入，因此本实施例一中设置第一储能装置5，该第一储能装置5可为蓄电电容，为微控制单元4提供工作电源。

较佳的，在对电信号进行信电分离处理前，还对电信号进行干扰隔离处理。

由于微控制单元4输出的控制信号与第一恒压直流电调制后形成的电信号一般要输送至多个(2～60个)发射线圈，本实施例一中通过干扰隔离装置7采用现有技术中的方法对电信号进行干扰隔离处理，避免发射线圈间通过供电线串扰。如果电信号只输送至1个发射线圈，则不必进行干扰隔离处理。

干扰隔离处理后的电信号再经过信电分离装置8分离出第一恒压直流电和控制信号，在一种具体实施方式中，分离出的第一恒压直流电和控制信号的波形如图4所示，图4中上方为第一恒压直流电的波形图，下方为控制信号的波形图。第一恒压直流电通过第二储能装置13为信号发生器10及功率放大电路9供电。信号发生器10产生发射线圈12所需频率的近场感应信号，图5是该近场感应信号的一种波形示意图；调制器11将该近场感应信号与分离出的控制信号进行调制，生成待发射信号。在一种具体实施方式中，调制后生成的待发射信号的波形如图6所示。待发射信号通过功率放大电路9后再进入发射线圈12，发射线圈12将功率放大后的待发射信号以电磁波的形式进行发送。

上述的第一整流装置2、第一稳压装置3、第一储能装置5其用途是提供直流电，当然也可以用供电装置来代替，例如恒压直流源，此时供电装置的输出端连接至供电调制装置6的输入端、第一控制器4的电源端，供电装置一方面为第一控制器4提供工作电源，另一方面向供电调制装置6输出第一恒压直流电，供电调制装置6将第一恒压直流电与控制信号调制成电信号。

进一步的，在将待发射信号进行功率放大后，并由发射线圈12进行发送前，将功率放大后的待发射信号进行隔离处理。因此本实施例中的发射装置1000还包括隔离装置14，隔离装置14连接在功率放大电路9和发射线圈12之间，以免发射线圈12断电时产生的高压返回击穿调制器11。隔离装置14可采用二极管。

本实施例一中的发射端将直流电能转换换为近场感应所需的电磁波，还通过发射端间歇性的供电生成不同的控制信号，利用控制信号调制电磁波，使无线电力输送的同时也可以单向传输控制信号，进而在保证负载正常供电的同时，还能对负载的工作模式进行控制。

实施例二

本实施例二是以无线传电时接收端的处理方法为例进行说明的。图7为本实施例二中接收端的处理方法的流程示意图。如图7所示，一种无线传电方法，包括如下步骤：

S21接收端通过接收线圈接收电磁波后，生成第二交流电，并对接收的电磁波进行解调，获取控制信号；

S22将所述第二交流电转换为第二恒压直流电，为负载供电，并根据所述控制信号对所述负载的工作模式进行控制。

接收线圈接收电磁波后，由于磁感应现象，接收线圈会产生第二交流电，该第二交流电可为接收端的负载提供工作电源。而对接收的电磁波进行解调，即可获取发送端发射出的控制信号。

仍以一个具体的接收装置为例，来详细说明本实施例二中接收端的处理方法。参照图8，且一并参照图1至图7，本实施例二中的接收装置2000包括接收线圈15、解调器16、控制器17、第二整流装置18、第二稳压装置19、负载调节电路20、负载21以及第三储能装置22。

接收线圈15、第二整流装置18、第二稳压装置19、第三储能装置22依次连接，第三储能装置22为控制器17供电。

解调器16的输入端与接收线圈15的输出端连接，解调器16的输出端与控制器17的输入端连接。

负载调节电路20的输入端分别与控制器17的输出端、第二稳压装置19的输出端连接，负载调节电路20的输出端与负载21连接。

接收线圈15在接收到电磁波后生成第二交流电，并通过解调器16解调出控制信号，控制器17对控制信号进行处理，并将处理结果向负载调节电路20输送，则负载调节电路20即可根据控制器17的处理结果对负载21的工作模式进行调节。

第二整流装置18将第二交流电变为直流电，第二稳压装置19对该直流电进行稳压处理，输出第二恒压直流电，该第二恒压直流电即可为负载21供电。

由于发射端控制信号的影响，发射线圈中间会出现短时(100～500毫秒)无电磁波传输，因此接收装置2000中通过蓄电电容等第三储能装置22保证在短时(100～500毫秒)无电磁波时为控制器17供电。假设二进制信号为0时表示发射线圈12出现短时无电磁波传输，则二进制信号为1时表示发射线圈12有电磁波传输，本发明即利用此原理在进行无线传电的同时发送控制信号。

较佳的，控制器17为单片机，当然也可以由其他电子元器件构成。

本发明提供的无线传电方法适用于在多种无线对接场合，以无线对接浴缸灯为例，目前，为提高用户体验，在浴缸行业已出现浴缸灯，浴缸灯一般通过导线连接供电，固定在浴缸内，提供照明时也提升了洗浴的趣味。由于浴缸是加水使用的家居用品，用导线连接的浴缸灯十分不方便而且不安全，还要考虑浴缸漏水的问题。

在一种具体实施方式中，负载21为LED灯，LED灯的工作模式包括LED灯的颜色、LED灯的亮度以及变换模式等。相应的，上述的负载调节电路22为LED调节电路。接收线圈15在接收到电磁波后生成第二交流电，并通过解调器16解调出控制信号，控制器17对控制信号进行处理，并将处理结果向LED调节电路输送，则LED调节电路即可对LED灯的颜色、亮度、变换模式等工作模式进行调节。

通过本发明的方法，在浴缸中使用上述无线对接浴缸灯时，由于无导电接点外露，浴缸灯可实现完全防水，当灯具损坏时，可在浴缸中直接更换灯而不必考虑进水，也不用放掉浴缸中的水，也可使非金属浴缸不用开孔装灯，避免浴缸从装灯处漏水。

本发明基于无线电力输送技术中的近场感应技术，通过上述的发射装置1000能将直流电能转换换为近场感应所需的电磁波，通过上述的接收装置2000能将电磁波转换为电能，从而实现发射装置1000和接收装置2000两者之间不用电线连接便能导通，发送装置1000及接收装置2000都可以做到无导电接点外露而进行传电。

进一步的，本发明通过对发射端进行间歇性的供电而生成不同的控制信号，利用控制信号调制电磁波，使无线电力输送的同时也可以单向传输控制信号，进而控制负载的工作模式，在各种无线对接场合能得到广泛应用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种无线传电方法，其特征在于，包括如下步骤：

向发射端间歇性的输入第一交流电，通过微控制单元根据所述第一交流电间歇性的输入生成不同的控制信号；

将所述控制信号与第一恒压直流电调制为通过导线传输的电信号；

对所述电信号进行信电分离处理，分离出所述控制信号；

通过信号发生器生成近场感应信号，将所述近场感应信号与所述控制信号进行调制，生成待发射信号；

将所述待发射信号进行功率放大，并由发射线圈以电磁波的形式进行发送。

2.根据权利要求1所述的无线传电方法，其特征在于，通过如下方法获取所述第一恒压直流电：

利用外接恒压直流源获取所述第一恒压直流电或者将所述第一交流电转化为所述第一恒压直流电。

3.根据权利要求1或2所述的无线控制方法，其特征在于，在对述电信号进行信电分离处理前，还包括如下步骤：

对所述电信号进行干扰隔离处理。

4.根据权利要求1或2所述的无线传电方法，其特征在于，在将所述待发射信号进行功率放大后，并由发射线圈进行发送前，将功率放大后的所述待发射信号进行隔离处理。

5.一种无线传电方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收端通过接收线圈接收电磁波后，生成第二交流电，并对接收的电磁波进行解调，获取控制信号；

将所述第二交流电转换为第二恒压直流电，为负载供电，并根据所述控制信号对所述负载的工作模式进行控制。

6.根据权利要求5所述的无线传电方法，其特征在于，所述负载为LED灯。

7.根据权利要求6所述的无线传电方法，其特征在于，所述工作模式包括LED灯的颜色以及LED灯的亮度。