CN113949452A - 一种基于可见光的能量与数据同传无线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，包括发射端和接收端，发射端包括控制电路板、光源电路板和聚光组件，光源电路板包括混合可见光源和红外光源，接收端包括接收电路板和转存电路板，接收电路板与转存电路板相连，聚光组件设置在光源电路板和接收电路板之间，本发明的优点：通过光源电路板发射混合可见光源实现能量的传输，以及光源电路板发射红外光源实现数据的通信，由于发射端的传能通道和通信通道采用不同的光源，因此能实现传输通道和通信通道相互独立的发送，避免了传能通道和通信通道的相互串扰，传能和通信采用不同的光源的方式，减少了接收端调制、解调电路，使得接收端体积更小。

Description

一种基于可见光的能量与数据同传无线装置

技术领域

本发明涉及一种基于可见光的能量与数据同传无线装置。

背景技术

传统的无线光传输装置大多只能传输能量或数据的单一信号类型，可以实现能量与数据同传的光传输装置较少。虽然“可见光携能通信系统及方法”、“一种激光无线传能与通信跟瞄一体化系统及方法”、“基于光纤振动实现全双工通信的能量与信息复合传输系统”等提出了能量、数据同传方式，但其结构尺寸及能耗都较大，无法适用于有限的空间结构，且其抗外界电磁干扰性能较弱，不适用于存在强电磁干扰的工况。

发明内容

本发明所要达到的目的就是提供一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，能避免了传能通道和通信通道的相互串扰，实现发射端对接收端的数据传递与控制。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，包括发射端和接收端，所述发射端包括控制电路板、光源电路板和聚光组件，所述控制电路板与光源电路板相连，所述光源电路板包括混合可见光源和红外光源，所述接收端包括接收电路板和转存电路板，所述接收电路板与转存电路板相连，所述聚光组件设置在光源电路板和接收电路板之间，当控制电路板控制光源电路板发射混合可见光源时，接收电路板接收并将其转换为电能，当控制电路板控制光源电路板发射红外光源，接收电路板接收解码并转存至转存电路板内。

优选的，所述接收端包括外壳体、内壳体、内端盖和外端盖，外壳体和内壳体形成双层复合结构，所述外壳体内设有隔板，所述隔板将外壳体分隔成第一腔体和第二腔体，所述内壳体设置在第二腔体内，所述接收电路板设置在隔板的一侧且位于第一腔体内，所述转存电路板设置在隔板或内壳体上且位于隔板和内壳体之间，所述内端盖设置在外壳体上，所述外端盖设置在内端盖上。

优选的，所述接收端还包括透光网，所述外壳体的一端设有安装口，所述透光网与外壳体之间设有卡接结构，所述卡接结构包括相互配合的卡槽和卡扣。

优选的，所述卡槽设置在外壳体上，所述卡扣设置在透光网上，且卡扣与透光网为一体成型。

优选的，所述发射端包括基体，所述控制电路板设置在基体的一端，所述聚光组件设置在基体的另一端，所述光源电路板活动连接在基体上，且位于控制电路版和聚光组件之间。

优选的，所述基体内设有容腔，所述基体的另一端设有开口，所述控制电路板安装在容腔内，所述光源电路板经所述开口后活动连接在容腔内，所述聚光组件安装在容腔内。

优选的，所述容腔包括水平部和竖直部，所述控制电路板安装在水平部上，所述光源电路板活动连接在竖直部内，所述基体的外侧壁上设有散热格栅，所述散热格栅位于水平部的外侧上。

优选的，所述容腔内设有固定光源电路板的调节板，所述基体上设有与容腔相通的水平条形孔，所述调节板上设有与水平条形孔相配合的导向柱。

优选的，所述聚光组件包括挡板、反光碗和聚光镜，所述反光碗和聚光镜均设置在挡板上，所述挡板设置在容腔内，混合可见光源或红外光源依次经过反光碗和聚光镜后照射在接收电路板上。

优选的，所述聚光组件还包括固定支架和固定板，所述反光碗和聚光镜均设置在固定支架上，所述固定支架通过固定板安装在挡板上。

综上所述，本发明的优点：通过光源电路板发射混合可见光源实现能量的传输，以及光源电路板发射红外光源实现数据的通信，由于发射端的传能通道和通信通道采用不同的光源，因此能实现传输通道和通信通道相互独立的发送，避免了传能通道和通信通道的相互串扰，另外，传能和通信采用不同的光源的方式，减少了接收端调制、解调电路，使得接收端体积更小，由于光源电路板通过控制电路板控制，因此无需在接收端上外加电源，就可以实现了发射端对接收端的数据传递与控制，具有抗电磁干扰、结构紧凑、小型化、可自驱动传输、方向性好等性能优点，可实现点对点的定向能量与数据传输功能，最后，转存电路板能实现数据的存储和读取，传能通道时接收电路板能将接收的光源转换成电能，从而保证了接收电路板和转存电路板工作的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种基于可见光的能量与数据同传无线装置的结构示意图；

图2为本发明中发射端的结构示意图；

图3为本发明中聚光组件的右斜侧视图；

图4为本发明中聚光组件的左斜侧视图；

图5为本发明中接收端的结构示意图；

图6为本发明中外壳体的结构示意图；

图7为图6中A的局部放大图。

附图标记：

1发射端、10基体、11容腔、12水平部、13竖直部、14散热格栅、15调节板、16水平条形孔、17导向柱、2接收端、21外壳体、22内壳体、23内端盖、24外端盖、25隔板、26第一腔体、27第二腔体、28透光网、3控制电路板、4光源电路板、41混合可见光源、42红外光源、5聚光组件、51挡板、52反光碗、53聚光镜、54固定支架、55固定板、6接收电路板、7转存电路板、8卡接结构、81卡槽、82卡扣。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，包括发射端1和接收端2，所述发射端1包括控制电路板3、光源电路板4和聚光组件5，所述控制电路板3与光源电路板4相连，所述光源电路板4包括混合可见光源41和红外光源42，混合可见光源41由波长452nm～465nm、波长800nm～830nm和波长1005nm～1035nm的三种波段光源混合，分别激发三结光伏电池板的3个PN结，可以实现最大能量匹配，提高能量传输效率，红外光源42为850nm～900nm的红外波段，实现通信与传能的光在光谱上分离，避免通信信道被传能光或环境光所干扰，所述接收端2包括接收电路板6和转存电路板7，接收电路板6采用三阶砷化镓接收板，能有效的提高接收端2能量功率，所述接收电路板6与转存电路板7相连，所述聚光组件5设置在光源电路板4和接收电路板6之间，当控制电路板3控制光源电路板4发射混合可见光源41时，接收电路板6接收并将其转换为电能，当控制电路板3控制光源电路板4发射红外光源42，接收电路板6接收解码并转存至转存电路板7内。

通过光源电路板4发射混合可见光源41实现能量的传输，以及光源电路板4发射红外光源42实现数据的通信，由于发射端1的传能通道和通信通道采用不同的光源，因此能实现传输通道和通信通道相互独立的发送，避免了传能通道和通信通道的相互串扰，另外，传能和通信采用不同的光源的方式，减少了接收端2调制、解调电路，使得接收端2体积更小，由于光源电路板4通过控制电路板3控制，因此无需在接收端2上外加电源，就可以实现了发射端1对接收端2的数据传递与控制，具有抗电磁干扰、结构紧凑、小型化、可自驱动传输、方向性好等性能优点，可实现点对点的定向能量与数据传输功能，最后，转存电路板7能实现数据的存储和读取，传能通道时接收电路板6能将接收的光源转换成电能，从而保证了接收电路板6和转存电路板7工作的稳定性。

所述接收端2包括外壳体21、内壳体22、内端盖23和外端盖24，外壳体21和内壳体22形成双层复合结构，外壳体21采用纯铁制备而成，内壳体22采用坡莫合金制备而成，本实施例中的外壳体21外轮廓呈扇形，有效的减少了接收端2的体积，所述外壳体21内设有隔板25，所述隔板25将外壳体21分隔成第一腔体26和第二腔体27，所述内壳体22设置在第二腔体27内，所述接收电路板6设置在隔板25的一侧且位于第一腔体26内，所述转存电路板7设置在隔板25或内壳体22上且位于隔板25和内壳体22之间，所述内端盖23设置在外壳体21上，所述外端盖24设置在内端盖23上，结构紧凑，第一腔体26和第二腔体27的设置，能实现接收电路板6和转存电路板7相互独立的安装在外壳体21内，将转存电路板7设置在隔板25和内壳体22之间，由于外壳体21和内壳体22的双层复合结构，因此能将转存电路板7进行完全包裹，从而可抵抗1T以内的环境电磁场干扰，能在有限的空间内可以实现微功耗以及自驱动的功能。

所述接收端2还包括透光网28，所述外壳体21的一端设有安装口，所述透光网28与外壳体21之间设有卡接结构8，所述卡接结构8包括相互配合的卡槽81和卡扣82，本实施例中，透光网28使接收端2构成电磁屏蔽栅，可实现90％以上透光的同时实现导电，使光学窗口不破坏完整金属体的电磁屏蔽性能，卡槽81和卡扣82能实现透光网28快速的安装在外壳体21上，所述卡槽81设置在外壳体21上，所述卡扣82设置在透光网28上，且卡扣82与透光网28为一体成型，也可以将卡槽81设置在透光网28上，卡扣82设置在外壳体21上，本实施例中，将卡槽81设置在外壳体21上，有利于接收电路板6的安装拆卸，避免安装过程中对接收电路板6的干涉，提高安装效率，保证透光网28安装的稳定性，其次，将卡扣82与透光网28设置成一体成型，提高卡扣82与透光网28之间的安装强度，简化了卡扣82与透光网28之间的安装工艺。

所述发射端1包括基体10，所述控制电路板3设置在基体10的一端，所述聚光组件5设置在基体10的另一端，所述光源电路板4活动连接在基体10上，且位于控制电路版和聚光组件5之间，基体10能实现控制电路板3、聚光组件5和光源电路板4形成一个整体，简化了发射端1的结构，其次，将光源电路板4在基体10上设置成活动连接，能根据实际的需求来调节光源电路板4的位置，从而实现聚焦的调节。

所述基体10内设有容腔11，所述基体10的另一端设有开口，所述控制电路板3安装在容腔11内，所述光源电路板4经所述开口后活动连接在容腔11内，所述聚光组件5安装在容腔11内，容腔11的设置，能将控制电路板3、光源电路板4和聚光组件5集成在基体10内，从而减少了整个发射端1的体积，便于操作人员携带，所述容腔11包括水平部12和竖直部13，所述控制电路板3安装在水平部12上，所述光源电路板4活动连接在竖直部13内，所述基体10的外侧壁上设有散热格栅14，所述散热格栅14位于水平部12的外侧上，能实现控制电路板3和光源电路板4相互独立的安装在容腔11内，使光源电路板4活动时不与控制电路板3形成空间上的干涉，提高了光源电路板4的活动质量，其次，散热格栅14的设置，能实现基体10内元器件的散热，所述容腔11内设有固定光源电路板4的调节板15，所述基体10上设有与容腔11相通的水平条形孔16，所述调节板15上设有与水平条形孔16相配合的导向柱17，调节板15能实现光源电路板4的快速安装固定，水平条形孔16和导向柱17的导向配合，能保证调节板15活动时的直线度。

所述聚光组件5包括挡板51、反光碗52和聚光镜53，所述反光碗52和聚光镜53均设置在挡板51上，所述挡板51设置在容腔11内，混合可见光源41或红外光源42依次经过反光碗52和聚光镜53后照射在接收电路板6上，挡板51能实现反光碗52和聚光镜53平稳的安装在容腔11内，反光碗52和聚光镜53能将光源均匀的照射在接收电路板6上，提高光源的接收效率，所述聚光组件5还包括固定支架54和固定板55，所述反光碗52和聚光镜53均设置在固定支架54上，所述固定支架54通过固定板55安装在挡板51上，固定支架54能实现反光镜和聚光镜53能形成一个整体，优化了整个聚光组件5在基体10上的安装结构，固定板55能实现固定支架54平稳的安装在挡板51上，保证聚光效率。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，包括发射端和接收端，其特征在于：所述发射端包括控制电路板、光源电路板和聚光组件，所述控制电路板与光源电路板相连，所述光源电路板包括混合可见光源和红外光源，所述接收端包括接收电路板和转存电路板，所述接收电路板与转存电路板相连，所述聚光组件设置在光源电路板和接收电路板之间，当控制电路板控制光源电路板发射混合可见光源时，接收电路板接收并将其转换为电能，当控制电路板控制光源电路板发射红外光源，接收电路板接收解码并转存至转存电路板内。

2.根据权利要求1所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述接收端包括外壳体、内壳体、内端盖和外端盖，外壳体和内壳体形成双层复合结构，所述外壳体内设有隔板，所述隔板将外壳体分隔成第一腔体和第二腔体，所述内壳体设置在第二腔体内，所述接收电路板设置在隔板的一侧且位于第一腔体内，所述转存电路板设置在隔板或内壳体上且位于隔板和内壳体之间，所述内端盖设置在外壳体上，所述外端盖设置在内端盖上。

3.根据权利要求2所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述接收端还包括透光网，所述外壳体的一端设有安装口，所述透光网与外壳体之间设有卡接结构，所述卡接结构包括相互配合的卡槽和卡扣。

4.根据权利要求3所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述卡槽设置在外壳体上，所述卡扣设置在透光网上，且卡扣与透光网为一体成型。

5.根据权利要求1所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述发射端包括基体，所述控制电路板设置在基体的一端，所述聚光组件设置在基体的另一端，所述光源电路板活动连接在基体上，且位于控制电路版和聚光组件之间。

6.根据权利要求5所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述基体内设有容腔，所述基体的另一端设有开口，所述控制电路板安装在容腔内，所述光源电路板经所述开口后活动连接在容腔内，所述聚光组件安装在容腔内。

7.根据权利要求6所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述容腔包括水平部和竖直部，所述控制电路板安装在水平部上，所述光源电路板活动连接在竖直部内，所述基体的外侧壁上设有散热格栅，所述散热格栅位于水平部的外侧上。

8.根据权利要求6所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述容腔内设有固定光源电路板的调节板，所述基体上设有与容腔相通的水平条形孔，所述调节板上设有与水平条形孔相配合的导向柱。

9.根据权利要求3所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述聚光组件包括挡板、反光碗和聚光镜，所述反光碗和聚光镜均设置在挡板上，所述挡板设置在容腔内，混合可见光源或红外光源依次经过反光碗和聚光镜后照射在接收电路板上。

10.根据权利要求9所述的一种基于可见光的能量与数据同传无线装置，其特征在于：所述聚光组件还包括固定支架和固定板，所述反光碗和聚光镜均设置在固定支架上，所述固定支架通过固定板安装在挡板上。

Images