CN203554446U

CN203554446U - 一种低功耗中继转发装置

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Publication number: CN203554446U
Application number: CN201320762779.1U
Authority: CN
Inventors: 杨奕; 万文略; 杨川; 甘劲; 王正旭; 杨涛; 周川云; 王凯立
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-11-28

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗中继转发装置，包括功率电阻、电容、电阻、红外接收管Ⅰ、红外发射管Ⅱ、可调电阻和三极管；红外接收管Ⅰ的负极连接电容的正极，电容的负极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻与三极管Q3的基极连接，红外接收管Ⅰ的负极通过电阻与电源连接，电容的负极通过电阻与电源连接，三极管Q4的集电极通过可调电阻和普通电阻与电源连接，三极管Q3的集电极通过电阻与三极管Q2的基极连接，功率电阻的输入端与电源连接，输出端与红外发射管Ⅱ的正极连接，红外发射管Ⅱ的负极与三极管Q2的集电极连接。该中继转发装置设计成本低、功耗低、性价比高，具有结构简单、易于制作、无干扰、低噪声的特点。

Description

一种低功耗中继转发装置

技术领域

本实用新型涉及一种红外光通信技术，尤其涉及一种低功耗中继转发装置。

背景技术

21世纪已经全面进入了电子信息时代，电信息成为我们生活中传递讯息的最多、最重要的方式，各种电信号的传递充满了我们生活的每一个角落。因此作为电信息的最常规的载体线缆在日常生活中，随处可见，让我们眼花缭乱。已经很大程度上触犯了现代人追求简约的审美观，因此发展无线通信为人们的迫切需求。

当前无线通信正在蓬勃的发展起来。传统的无线通信方式有蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、无线局域网（wifi）等。随着科学技术的进步，此类无线通信模块及器件逐渐成熟，无线通信的应用已经得到了较为广泛的应用，极大程度上方便了人们的日常生活。但与此同时也带来了许多的问题。这些通信方式都受无线电波频带限制，可利用的通信频带是有限的，一种通信方法使用一个范围的频带后，就意味着可利用的频带减少了，属于拓展性很低的领域。此外，以上方式通过发射无线电波传递讯号，发射功耗大，容易受电磁干扰，价格昂贵，且信息安全可靠度不高。

因此，迫切需要开发一种本质上不同于上述无线电波通信的通信方式。光通信响应时代的需求，正逐渐发展起来。科技部网站下发关于下达2013年度有关国家科技计划项目的通知，多个光通信项目被列入“2013年度国家重点新产品计划立项项目”。光通信方式以信息安全度更高，不受频带限制，无辐射危害，更绿色环保等优点成为了科研学者研究的主题。

当前光通信有可见光通信和红外光通信，可见光通信易受各种光源的干扰。因此红外光通信受到了更多的关注。

红外线能像可见光一样集中成很窄的一束发射出去，根据红外光的特点，具备以下优势：1、不易被人发现和截获，保密性强；2、几乎不会受到电气、天电、人为干扰，抗干扰性强。此外，红外线通信机体积小，重量轻，结构简单，价格低廉。这些优点使红外光无线通信与传统通信方式在本质上有了更大的区别。红外光通信不占用任何频带资源，解决了频带有限的问题，且此方式同时解决了传统通信保密性低，抗干扰能力不高的缺点。在军事、工业以及家居等各个方面都有极大的开发潜力。

目前红外光通信虽然已经进入了初步应用阶段，但是技术仍然尚不完全成熟，仍存在许多问题。目前大多数红外通信都存在距离近及发射功率大等缺点。

现有的红外光通信技术有三种基本方案：

1、调幅发送方式：该方法通过高频载波对信号波形进行调制，形成有幅度变化的高频信号。并通过红外光发射电路将调制信号发射出去，另一端通过接受电路接收信号并放大，解调，还原信号。

2、脉宽调制（PWM）：该方案通过原始信号不同的幅值，通过CPU处理后，按比例输出不同的PWM波。并通过发射电路发射，接收电路接收后通过滤波，使其还原为原始信号。

3、PPM(脉冲间隔调制)：该方案与脉宽调制相似，但是时间间隔长，传输信息速度有限。

虽然目前的红外光通信已经弥补了传统通信的部分局限性，但是目前红外光通信方式仍存在很多问题需要解决。例如目前红外通信技术驱动能力差，频率低，功耗大，有效传播距离近，成本高等。因此迫切需要开发和设计一种低功耗，远距离的红外通信技术。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供了一种低功耗中继转发装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种低功耗中继转发装置，包括功率电阻W2、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、红外接收管Ⅰ、红外发射管Ⅱ、可调电阻W1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4；所述红外接收管Ⅰ的正极接地，红外接收管Ⅰ的负极连接电容C2的正极，所述电容C2的负极与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极通过电阻R5与三极管Q3的基极连接，三极管Q4的发射极接地，所述红外接收管Ⅰ的负极通过电阻R2与5V电源连接，所述电容C2的负极通过电阻R3与5V电源连接，所述三极管Q4的集电极与可调电阻W1的一端连接，可调电阻W1的另一端通过电阻R4与5V电源连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R6与5V电源连接，所述三极管Q3的发射极接地；所述三极管Q3的集电极还通过电阻R7与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地；所述功率电阻W2的输入端与5V电源连接，所述功率电阻W2的输出端与红外发射管Ⅱ的正极连接，所述红外发射管Ⅱ的负极与三极管Q2的集电极连接，所述电容C3的正极与5V电源连接，电容C3的负极接地。

作为本实用新型的一种优选方案，所述红外接收管Ⅰ由红外线接收二极管D21和红外线接收二极管D22组成，所述红外线接收二极管D21的正极接地，所述红外线接收二极管D21的负极与红外线接收二极管D22的正极连接，所述红外线接收二极管D22的负极与电容C2的正极连接，红外线接收二极管D22的负极还通过电阻R2与5V电源连接。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述红外发射管Ⅱ由红外线发射二极管D31、红外线发射二极管D32和红外线发射二极管D33组成，所述功率电阻W2的输出端与红外线发射二极管D33的正极连接，所述红外线发射二极管D33的负极与红外线发射二极管D32的正极连接，所述红外线发射二极管D32的负极与红外线发射二极管D31的正极连接，所述红外线发射二极管D31的负极与三极管Q2的集电极连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、该中继转发装置设计成本低、功耗低、性价比高，并且具有结构简单、易于制作、无干扰、低噪声的特点。

2、为了降低中继转发装置的复杂性，中继电路只采用一个5V单电源供电，同时，在保证传递信号正常的情况下，增大中继发送功率电阻的大小，进一步达到减小电流的目的。

3、在红外光通信系统中增加中继转发装置，信号发射、接收、中继转发电路均采用分离元件实现（以往是采用集成运放实现），大大节约了成本，增大了传输距离，降低了整个系统的功耗。

4、中继转发的接收部分，初级接收和次级放大的静态工作状态不相互干扰，前级大电流，次级大增益。前级大电流提高接收管的灵敏度，电容隔直以后，次级只接收了信号的微变部分。

5、可以根据实际需要调整接收部分次级的直流偏置以及工作点，大大提高产品的适用场合和范围，而且单电源供电，是很多运算放大器或测量放大器无法替代的优势。

附图说明

图1为中继转发装置的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种低功耗中继转发装置，包括功率电阻W2、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、红外接收管Ⅰ、红外发射管Ⅱ、可调电阻W1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4。红外接收管Ⅰ的正极接地，红外接收管Ⅰ的负极连接电容C2的正极，电容C2的负极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R5与三极管Q3的基极连接，三极管Q4的发射极接地，红外接收管Ⅰ的负极通过电阻R2与5V电源连接，电容C2的负极通过电阻R3与5V电源连接，三极管Q4的集电极与可调电阻W1的一端连接，可调电阻W1的另一端通过电阻R4与5V电源连接，三极管Q3的集电极通过电阻R6与5V电源连接，三极管Q3的发射极接地。三极管Q3的集电极还通过电阻R7与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地；功率电阻W2的输入端与5V电源连接，功率电阻W2的输出端与红外发射管Ⅱ的正极连接，红外发射管Ⅱ的负极与三极管Q2的集电极连接，电容C3的正极与5V电源连接，电容C3的负极接地。

本实施例中，红外接收管Ⅰ由红外线接收二极管D21和红外线接收二极管D22组成，红外线接收二极管D21的正极接地，红外线接收二极管D21的负极与红外线接收二极管D22的正极连接，红外线接收二极管D22的负极与电容C2的正极连接，红外线接收二极管D22的负极还通过电阻R2与5V电源连接。红外发射管Ⅱ由红外线发射二极管D31、红外线发射二极管D32和红外线发射二极管D33组成，功率电阻W2的输出端与红外线发射二极管D33的正极连接，红外线发射二极管D33的负极与红外线发射二极管D32的正极连接，红外线发射二极管D32的负极与红外线发射二极管D31的正极连接，红外线发射二极管D31的负极与三极管Q2的集电极连接。

中继转发装置直接是红外发射装置和红外接收装置的级联，为了降低中继站复杂性，中继电路只采用一个5V单电源供电，同时，为进一步降低系统功耗，在保证传递信号正常的情况下：A、增大功率电阻的大小，进一步达到减小电流的目的。但功率电阻W2的大小依然控制在10-100欧之间，太大情况下此电路相当于断路了。B、改变共射级放大电路第一级开关管（三极管Q4）集电极电阻可调节装置功耗，电阻越大，功耗越低。

使用该中继转发装置时，将该中继转发装置与红外发射装置和红外接收装置配合使用，中继转发装置中的红外接收管Ⅰ接收红外发射装置中的红外发射管Ⅰ发射的信号，红外接收装置中的红外接收管Ⅱ接收中继转发装置中的红外发射管Ⅱ发射的信号。中继装置供电为5V单电源，800hz单音信号，发射装置和中继装置距离为10m，中继装置与接收装置距离为10m的情况下测得中继电流为2mA，改800hz单音为音乐，其他不变，测得电流为2.2mA。中继功耗大概都为0.01W，实现了超低功耗的中继转发传输，达到了节能的目的。并且如果采用性能更佳的发送、接收红外管，电流可以进一步降低。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低功耗中继转发装置，其特征在于：包括功率电阻W2、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、红外接收管Ⅰ、红外发射管Ⅱ、可调电阻W1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4；所述红外接收管Ⅰ的正极接地，红外接收管Ⅰ的负极连接电容C2的正极，所述电容C2的负极与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的集电极通过电阻R5与三极管Q3的基极连接，三极管Q4的发射极接地，所述红外接收管Ⅰ的负极通过电阻R2与5V电源连接，所述电容C2的负极通过电阻R3与5V电源连接，所述三极管Q4的集电极与可调电阻W1的一端连接，可调电阻W1的另一端通过电阻R4与5V电源连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R6与5V电源连接，所述三极管Q3的发射极接地；所述三极管Q3的集电极还通过电阻R7与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地；所述功率电阻W2的输入端与5V电源连接，所述功率电阻W2的输出端与红外发射管Ⅱ的正极连接，所述红外发射管Ⅱ的负极与三极管Q2的集电极连接，所述电容C3的正极与5V电源连接，电容C3的负极接地。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗中继转发装置，其特征在于：所述红外接收管Ⅰ由红外线接收二极管D21和红外线接收二极管D22组成，所述红外线接收二极管D21的正极接地，所述红外线接收二极管D21的负极与红外线接收二极管D22的正极连接，所述红外线接收二极管D22的负极与电容C2的正极连接，红外线接收二极管D22的负极还通过电阻R2与5V电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗中继转发装置，其特征在于：所述红外发射管Ⅱ由红外线发射二极管D31、红外线发射二极管D32和红外线发射二极管D33组成，所述功率电阻W2的输出端与红外线发射二极管D33的正极连接，所述红外线发射二极管D33的负极与红外线发射二极管D32的正极连接，所述红外线发射二极管D32的负极与红外线发射二极管D31的正极连接，所述红外线发射二极管D31的负极与三极管Q2的集电极连接。