CN110649969B - 一种超低功耗镜反射光通信装置及方法 - Google Patents

一种超低功耗镜反射光通信装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于光通信领域领域，尤其是一种超低功耗镜反射光通信装置及方法，针对现有的野外一些极端环境下，无法进行通信的问题，现提出如下解决方案，包括主板，所述主板顶部均匀设有MEMS镜面，所述MEMS镜面与主板之间均匀设有电动推杆，所述MEMS镜面外侧环绕设有太阳能电池板，所述太阳能电池板固定设置于主板表面，所述主板底部设有微控制计算机，所述微控制计算机一侧设有蓄电池组，所述主板底部均匀设有液压升降杆。本发明中通过阵列MEMS镜面，制成调制镜面，将接收到的太阳光进行调制，将要发送的信息调制后加载到折射光上进行发射，实现通信过程中不受恶劣环境的影响，通过调制光对信息进行发送，改变了传统的电磁波通信方式。

Description

一种超低功耗镜反射光通信装置及方法
技术领域
本发明涉及光通信领域技术领域，尤其涉及一种超低功耗镜反射光通信装置及方法。
背景技术
目前多数通信是使用电磁场进行通信，例如我们常用的手机，通过麦克风获取说话的模拟信号，相应模数变换后，通过VCO加载到高频进行发射。然而这种方式的通信方式虽然得到了极大的普及，但是仍然存在一些弊端，以上通信方式功耗大，费电，在野外一些极端环境下，极易发生低电量关机的情况。
然而，太阳光存在于我们生活的每个角落。如何充分利用太阳光，是现在急需解决的一个问题，我们熟知，太阳光遇到镜面将发生发射现象，如果能将要传送的信息加载到折射光上后进行发射，那将解决在野外通信不便利的问题。
发明内容
本发明提出的一种超低功耗镜反射光通信装置及方法，解决了在野外一些极端环境下，手机等电子产品极易发生低电量关机的情况，无法进行通信的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种超低功耗镜反射光通信装置，包括主板，所述主板顶部均匀设有MEMS镜面，所述MEMS镜面与主板之间均匀设有电动推杆，所述MEMS镜面外侧环绕设有太阳能电池板，所述太阳能电池板固定设置于主板表面，所述主板底部设有微控制计算机，所述微控制计算机一侧设有蓄电池组，所述主板底部均匀设有液压升降杆，所述主板外侧表面均匀设有光照传感器，所述MEMS镜面内部分别设有光耦合器、光滤波器、光隔离器和光放大器。
优选的，所述MEMS镜面包括镜面基板、透明电极、反射层、电液晶层、绝缘层、保护地板和数据连接座，所述镜面基板设置于MEMS镜面内壁顶部，所述镜面基板底部设有透明电极，所述光耦合器和光滤波器均设置于透明电极内部，所述透明电极底部设有反射层，所述光隔离器设置于反射层内部，所述反射层底部设有电液晶层，所述光放大器设置于电液晶层内部，所述电液晶层底部设有绝缘层，所述绝缘层底部设有保护地板，所述电液晶层两侧均设有数据连接座。
优选的，所述光耦合器和光滤波器分别与光隔离器连通，所述光隔离器、光放大器和数据连接座相互连通，所述数据连接座通过传输线缆与微控制计算机连通。
优选的，所述微控制计算机包括数据接收模块、数据存储模块、数据处理模块、数据加密模块和数据传输模块，所述微控制计算机连接端设有设备管理端。
优选的，所述蓄电池组一侧设有光伏转换器，所述光伏转换器通过传输电缆分别于太阳能电池板和蓄电池组连通，所述蓄电池组另一侧通过传输线缆连接有稳压器。
优选的，所述电动推杆和液压升降杆数量均设置为多个，所述液压升降杆底部设有地脚，所述地脚形状设置为三棱形。
优选的，本发明还提供了一种超低功耗镜反射光通信装置的通信方法，所述具体步骤为：
步骤一：将设备按设定步骤进行安装和测试，太阳能电池板接收太阳能通过光伏转换器转换为电能后存储在蓄电池组内部为整个设备提供能源，同时光照传感器检测太阳光照方向和光照强度并传输信号至微控制计算机，微控制计算机控制液压升降杆和电动推杆分别工作可以调整MEMS镜面和太阳能电池板的倾斜角度使其达到合适的角度面对太阳光；
步骤二：光耦合器、光隔离器和光放大器将照射在镜面基板表面的太阳光线进行处理，当需要数据传输时，微控制计算机将需要传输的信号数据通过数据连接座传输至MEMS镜面内部，并通过电液晶层传输至光放大器内，随后依次通过光隔离器和光滤波器将添加数据信号的光线传输至镜面基板并进行折射，实现在野外通信不便利的情况下仍能进行通信；
步骤三：通信过程中可以根据数据信号的需求选择对数据进行加密或不加密，同时可以通过调节电动推杆和液压升降杆工作调整MEMS镜面倾斜角度对数据传输进行调制，并且电液晶层可以对光线进行外调制，确保数据安全传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中通过阵列MEMS镜面，制成调制镜面，将接收到的太阳光进行调制，将要发送的信息调制后加载到折射光上进行发射，实现通信过程中不受恶劣环境的影响，通过调制光对信息进行发送，改变了传统的电磁波通信方式；
2、本发明中通过设有太阳能电池板和光照传感器，光照传感器8检测太阳光照方向和光照强度并传输信号至微控制计算机5，微控制计算机5控制液压升降杆7和电动推杆3分别工作可以调整MEMS镜面2和太阳能电池板4的倾斜角度使其达到合适的角度面对太阳光，太阳能电池板4接收太阳能通过光伏转换器61转换为电能后存储在蓄电池组6内部为整个设备提供能源，满足设备的供能需求
附图说明
图1为本发明的装置整体结构图；
图2为本发明的MEMS镜面结构图；
图3为本发明的MEMS镜面安装结构图；
图4为本发明的系统流程图；
图5为本发明的工作示意图；
图6为本发明的光放大器电路图；
图中：1主板、2MEMS镜面、21镜面基板、22透明电极、23反射层、24电液晶层、25绝缘层、26保护地板、27数据连接座、3电动推杆、4太阳能电池板、5微控制计算机、6蓄电池组、61光伏转换器、62稳压器、7液压升降杆、71地脚、8光照传感器、9光耦合器、10光滤波器、11光隔离器、12光放大器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
参照说明书附图1-4所示的一种超低功耗镜反射光通信装置，包括主板1，所述主板1顶部均匀设有MEMS镜面2，所述MEMS镜面2与主板1之间均匀设有电动推杆3，所述MEMS镜面2外侧环绕设有太阳能电池板4，所述太阳能电池板4固定设置于主板1表面，所述主板1底部设有微控制计算机5，所述微控制计算机5一侧设有蓄电池组6，所述主板1底部均匀设有液压升降杆7，所述主板1外侧表面均匀设有光照传感器8，所述MEMS镜面2内部分别设有光耦合器9、光滤波器10、光隔离器11和光放大器12。
所述MEMS镜面2包括镜面基板21、透明电极22、反射层23、电液晶层24、绝缘层25、保护地板26和数据连接座27，所述镜面基板21设置于MEMS镜面2内壁顶部，所述镜面基板21底部设有透明电极22，所述光耦合器9和光滤波器10均设置于透明电极22内部，所述透明电极22底部设有反射层23，所述光隔离器11设置于反射层23内部，所述反射层23底部设有电液晶层24，所述光放大器12设置于电液晶层24内部，所述电液晶层24底部设有绝缘层25，所述绝缘层25底部设有保护地板26，所述电液晶层24两侧均设有数据连接座27。
所述光耦合器9和光滤波器10分别与光隔离器11连通，所述光隔离器11、光放大器12和数据连接座27相互连通，所述数据连接座27通过传输线缆与微控制计算机5连通。
所述微控制计算机5包括数据接收模块、数据存储模块、数据处理模块、数据加密模块和数据传输模块，所述微控制计算机5连接端设有设备管理端。
所述蓄电池组6一侧设有光伏转换器61，所述光伏转换器61通过传输电缆分别于太阳能电池板4和蓄电池组6连通，所述蓄电池组6另一侧通过传输线缆连接有稳压器62。
所述电动推杆3和液压升降杆7数量均设置为多个，所述液压升降杆7底部设有地脚71，所述地脚71形状设置为三棱形。
本实施例有益效果为：通过阵列MEMS镜面2，制成调制镜面，将接收到的太阳光进行调制，将要发送的信息调制后加载到折射光上进行发射，实现通信过程中不受恶劣环境的影响，通过调制光对信息进行发送，改变了传统的电磁波通信方式.
实施例二：
参照说明书附图1-5所示的一种超低功耗镜反射光通信装置的通信方法，所述具体步骤为：
步骤一：将设备按设定步骤进行安装和测试，太阳能电池板4接收太阳能通过光伏转换器61转换为电能后存储在蓄电池组6内部为整个设备提供能源，同时光照传感器8检测太阳光照方向和光照强度并传输信号至微控制计算机5，微控制计算机5控制液压升降杆7和电动推杆3分别工作可以调整MEMS镜面2和太阳能电池板4的倾斜角度使其达到合适的角度面对太阳光；
步骤二：光耦合器9、光隔离器11和光放大器12将照射在镜面基板21表面的太阳光线进行处理，当需要数据传输时，微控制计算机5将需要传输的信号数据通过数据连接座27传输至MEMS镜面2内部，并通过电液晶层24传输至光放大器12内，随后依次通过光隔离器11和光滤波器10将添加数据信号的光线传输至镜面基板21并进行折射，实现在野外通信不便利的情况下仍能进行通信；
步骤三：通信过程中可以根据数据信号的需求选择对数据进行加密或不加密，同时可以通过调节电动推杆3和液压升降杆7工作调整MEMS镜面2倾斜角度对数据传输进行调制，并且电液晶层24可以对光线进行外调制，确保数据安全传输。
实施例三：
参照说明书附图1、图4和图6，光放大器选用具有噪声低、响应速度快的光放大器，R2阻值由R1和R3并联计算得到，输出的电流平稳定地控制在1～3V,主放电路的放大倍数为:
Figure GDA0002795007640000071
经多次数据测试后得出，放大倍数约为10倍；
电液晶层24对光线进行调制的过程中，液晶材料的光学性质可通过电场而改变，当光照射到透明电极22时，被照射到的部分的阻抗将变小，电压大部分会施加在电液晶层24，从而实现光的外调制。它的调制响应速度可以达到微秒量级，具有良好的定向性,高效响应速度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种超低功耗镜反射光通信装置，包括主板(1)，其特征在于，所述主板(1)顶部均匀设有MEMS镜面(2)，所述MEMS镜面(2)与主板(1)之间均匀设有电动推杆(3)，所述MEMS镜面(2)外侧环绕设有太阳能电池板(4)，所述太阳能电池板(4)固定设置于主板(1)表面，所述主板(1)底部设有微控制计算机(5)，所述微控制计算机(5)一侧设有蓄电池组(6)，所述主板(1)底部均匀设有液压升降杆(7)，所述主板(1)外侧表面均匀设有光照传感器(8)，所述MEMS镜面(2)内部分别设有光耦合器(9)、光滤波器(10)、光隔离器(11)和光放大器(12)；
所述MEMS镜面(2)包括镜面基板(21)、透明电极(22)、反射层(23)、电液晶层(24)、绝缘层(25)、保护地板(26)和数据连接座(27)，所述镜面基板(21)设置于MEMS镜面(2)内壁顶部，所述镜面基板(21)底部设有透明电极(22)，所述光耦合器(9)和光滤波器(10)均设置于透明电极(22)内部，所述透明电极(22)底部设有反射层(23)，所述光隔离器(11)设置于反射层(23)的内部，所述反射层(23)底部设有电液晶层(24)，所述光放大器(12)设置于电液晶层(24)内部，所述电液晶层(24)底部设有绝缘层(25)，所述绝缘层(25)底部设有保护地板(26)，所述电液晶层(24)两侧均设有数据连接座(27)；
所述光耦合器(9)和光滤波器(10)分别与光隔离器(11)连通，所述光隔离器(11)、光放大器(12)和数据连接座(27)相互连通，所述数据连接座(27)通过传输线缆与微控制计算机(5)连通；
所述蓄电池组(6)一侧设有光伏转换器(61)，所述光伏转换器(61)通过传输电缆分别于太阳能电池板(4)和蓄电池组(6)连通，所述蓄电池组(6)另一侧通过传输线缆连接有稳压器(62)；
超低功耗镜反射光通信装置的具体通信步骤为：
步骤一：将设备按设定步骤进行安装和测试，太阳能电池板(4)接收太阳能通过光伏转换器(61)转换为电能后存储在蓄电池组(6)内部为整个设备提供能源，同时光照传感器(8)检测太阳光照方向和光照强度并传输信号至微控制计算机(5)，微控制计算机(5)控制液压升降杆(7)和电动推杆(3)分别工作可以调整MEMS镜面(2)和太阳能电池板(4)的倾斜角度使其达到合适的角度面对太阳光；
步骤二：光耦合器(9)、光隔离器(11)和光放大器(12)将照射在镜面基板(21)表面的太阳光线进行处理，当需要数据传输时，微控制计算机(5)将需要传输的信号数据通过数据连接座(27)传输至MEMS镜面(2)内部，并通过电液晶层(24)传输至光放大器(12)内，随后依次通过光隔离器(11)和光滤波器(10)将添加数据信号的光线传输至镜面基板(21)并进行折射，实现在野外通信不便利的情况下仍能进行通信；
步骤三：通信过程中可以根据数据信号的需求选择对数据进行加密或不加密，同时可以通过调节电动推杆(3)和液压升降杆(7)工作调整MEMS镜面(2)倾斜角度对数据传输进行调制，并且电液晶层(24)可以对光线进行外调制，确保数据安全传输。
2.根据权利要求1所述的一种超低功耗镜反射光通信装置，其特征在于，所述电动推杆(3)和液压升降杆(7)数量均设置为多个，所述液压升降杆(7)底部设有地脚(71)，所述地脚(71)形状设置为三棱形。
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