IT202100023684A1 - QI COMMUNICATION SYSTEM - Google Patents
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Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Patent application for industrial invention entitled:
?Sistema di comunicazione QI? ?QI communication system?
CAMPO DELL?INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION
La presente invenzione riguarda le tecniche per la connettivit? tra dispositivi. In particolare la presente invenzione si riferisce alle tecniche di comunicazione che mettono insieme la trasmissione di potenza con la trasmissione dati, ovvero la Wireless Power Transfer (WPT) e la Wireless Data Transfer (WDT). Does the present invention relate to techniques for connectivity? between devices. In particular, the present invention relates to communication techniques which combine power transmission with data transmission, ie Wireless Power Transfer (WPT) and Wireless Data Transfer (WDT).
TECNICA NOTA ANTERIORE PRIOR NOTE TECHNIQUE
Sono note nella tecnica soluzioni che prevedono la ricarica di tipo wireless. Solutions are known in the art which provide for wireless recharging.
La nota tecnologia Qi in evoluzione ? uno standard di ricarica wireless di propriet? del Wireless Power Consortium ed ? supportato da molte aziende leader del settore. Il loro obiettivo ? quello di offrire una ricarica wireless facile e sicura, garantendo al contempo la compatibilit? con tutti i dispositivi dotati del logo Qi. The well-known Qi technology in evolution ? a proprietary wireless charging standard? of the Wireless Power Consortium and ? supported by many leading companies in the industry. Their goal? to offer easy and safe wireless charging, while ensuring compatibility? with all devices that have the Qi logo.
La ricarica tramite QI ? a induzione. Richiede il contatto fisico diretto tra il telefono o l?oggetto da ricaricare e il caricabatteria wireless. Le bobine di ricarica all'interno del telefono o dell?oggetto da ricaricare e del caricabatteria devono essere connesse e allineate. Top-up via QI ? induction. Requires direct physical contact between the phone or charging object and the wireless charger. The charging coils inside the phone or charging object and the charger must be connected and aligned.
Oppure la ricarica pu? essere a risonanza (tecnologia sviluppata negli ultimi anni e non ancora in campo). Richiede che il telefono o l?oggetto da ricaricare, il caricabatteria wireless e le bobine di ricarica si trovino ad una specifica distanza, ma non ? necessario che si tocchino. Or the recharge pu? be resonance (technology developed in recent years and not yet in the field). It requires the phone or object to be charged, the wireless charger and the charging coils to be within a specific distance, but it doesn't? they need to touch.
Una bobina di trasmissione all'interno della base di ricarica invia un segnale a una certa frequenza e potenza. Il segnale ricerca una bobina di ricezione, come quella di uno smartphone compatibile. Una volta rilevata, l'induzione elettromagnetica si avvia. A transmitting coil inside the charging base sends out a signal at a certain frequency and strength. The signal searches for a receive coil, such as that of a compatible smartphone. Once detected, electromagnetic induction starts.
Gli elettroni all'interno della bobina di trasmissione iniziano a muoversi all'interno della bobina. The electrons inside the transmitting coil start moving inside the coil.
Questo movimento genera un campo magnetico, che viene rilevato dagli elettroni nella bobina di ricezione. Gli elettroni intrappolati all'interno della bobina di ricezione iniziano a muoversi a causa del campo magnetico. Questo flusso di elettroni nella bobina di ricezione ? praticamente l'elettricit? che alimenta la batteria nello smartphone in ricarica. This movement generates a magnetic field, which is picked up by the electrons in the receiving coil. The electrons trapped inside the receiving coil start moving due to the magnetic field. This flow of electrons in the receiving coil? practically the electricity? which feeds the battery in the charging smartphone.
L?utilizzo dei campi elettromagnetici come fonte di energia elettrica risale alla fine dell?Ottocento, quando Nikola Tesla dimostr? per la prima volta la trasmissione di energia elettrica senza fili (Wireless Power Transmission ? WPT). Di recente, grazie all?abbattimento dei costi di implementazione e allo sviluppo di architetture a basso consumo, la trasmissione di energia senza fili si ? imposta come la tecnologia abilitante per lo sviluppo di sistemi energeticamente autonomi, ossia sistemi privi di batterie a bordo o, comunque, senza necessit? di collegamento alla rete elettrica. Il trasferimento wireless di energia pu? essere realizzato mediante un collegamento in campo vicino e il principio adottato ? quello dell?accoppiamento mediante induzione magnetica tra due risonatori. The use of electromagnetic fields as a source of electricity dates back to the end of the nineteenth century, when Nikola Tesla demonstrated for the first time the transmission of wireless electricity (Wireless Power Transmission ? WPT). Recently, thanks to the reduction of implementation costs and the development of low-consumption architectures, wireless energy transmission has set as the enabling technology for the development of energetically autonomous systems, i.e. systems without batteries on board or, in any case, without the need? connection to the electricity grid. Wireless power transfer can be achieved by means of a near-field connection and the principle adopted ? that of coupling by magnetic induction between two resonators.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
Una delle parti necessarie per l?interazione tra dispositivi elettrici ed elettronici ? la ?connettivit?? che pu? essere pi? o meno costosa in base alle diverse applicazioni. I connettori attualmente presenti nei sistemi di validazione a bordo mezzi portano in risalto un costo ottimizzabile per vari aspetti non visibili, che coprono parte anche della qualit? del prodotto. One of the necessary parts for the interaction between electrical and electronic devices ? the ?connectivity? what can? be more or less expensive according to different applications. The connectors currently present in the validation systems on board vehicles highlight a cost that can be optimized for various non-visible aspects, which also cover part of the quality? of the product.
Lo scopo del progetto ? abbassare i costi e migliorare la connettivit? con l?introduzione di sistemi innovativi. The purpose of the project? lower costs and improve connectivity? with the introduction of innovative systems.
Di seguito vengono elencati i punti chiave della soluzione qui proposta: The key points of the solution proposed here are listed below:
- Ottimizzazione costi cablaggi. - Optimization of wiring costs.
- Riduzione tempi d?installazione. - Reduction of installation times.
- Passaggio dispositivi attuali su sistemi total contacless. - Transfer of current devices to total contactless systems.
- Incremento protezione IP e sicurezza elettrica. - Increased IP protection and electrical safety.
- Azzeramento problematiche inerenti alle interconnessioni tra sorgente e dispositivo di ricarica (scariche esd, burst, surge, ecc..). - Elimination of problems inherent in the interconnections between the source and the recharging device (ESD discharges, bursts, surges, etc.).
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l?ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from reading the following description provided by way of non-limiting example, with the aid of the figures illustrated in the attached tables, in which:
- la Figura 1 mostra un esempio di diagramma di un sistema wireless bidirezionale. - Figure 1 shows an example diagram of a two-way wireless system.
- la Figura 2 mostra il principio di funzionamento della tecnologia power contactless, - Figure 2 shows the working principle of the power contactless technology,
- le Figure 3 mostrano la struttura del sistema di ricarica wireless secondo la presente invenzione, - Figures 3 show the structure of the wireless charging system according to the present invention,
- la Figura 4 mostra il sistema Contact Access Point CAP che ? composto da due moduli A e B, - Figure 4 shows the Contact Access Point CAP system which ? composed of two modules A and B,
- la Figura 5 mostra le due porzioni di sistema per la Wireless Power Transfer (WPT) e la Wireless Data Transfer (WDT), - Figure 5 shows the two portions of the system for Wireless Power Transfer (WPT) and Wireless Data Transfer (WDT),
- la Figura 6 e la Figura 7 mostrano esempi di impiego del sistema secondo la presente invenzione, - Figure 6 and Figure 7 show examples of use of the system according to the present invention,
- le Figure 8, 9, 10 mostrano un esempio di applicazione della soluzione qui descritta, e - Figures 8, 9, 10 show an example of application of the solution described herein, e
- la Figura,11 mostra lo schema a blocchi della soluzione descritta nelle Figure 8-10. - Figure 11 shows the block diagram of the solution described in Figures 8-10.
Le parti secondo la presente descrizione sono state rappresentate nei disegni, ove opportuno, con simboli convenzionali, mostrando solo quei dettagli specifici che sono pertinenti alla comprensione delle forme di realizzazione della presente invenzione, in modo da non evidenziare dettagli che saranno immediatamente evidenti, ai tecnici esperti dell'arte, in riferimento alla descrizione qui riportata. The parts according to the present description have been represented in the drawings, where appropriate, with conventional symbols, showing only those specific details which are pertinent to the understanding of the embodiments of the present invention, so as not to highlight details which will be immediately apparent, to those skilled in the art. skilled in the art, with reference to the description reported herein.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invenzione riguarda un nuovo sistema di comunicazione per i sistemi di bordo realizzati dalla Richiedente AEP e non solo. Il dispositivo proposto ? frutto della fusione di due tecnologie che negli ultimi decenni hanno preso sempre pi? piede sul nostro mercato, ovvero la comunicazione Wireless Power Transfer (WPT) e Wireless Data Transfer (WDT) con standard 802.3, con l?obiettivo di eliminare le interconnessioni fisiche (Power e Dati). The present invention relates to a new communication system for on-board systems made by the Applicant AEP and not only. The proposed device? result of the fusion of two technologies that in recent decades have taken more and more? foot on our market, namely Wireless Power Transfer (WPT) and Wireless Data Transfer (WDT) communication with the 802.3 standard, with the aim of eliminating physical interconnections (Power and Data).
La prima parte Wireless Power Transfer WPT ? motivo di studio da oltre 170 anni e parte integrante soprattutto del mondo Smartphone per la ricarica batteria senza fili. Il Wireless Power Transfer WPT segue uno standard noto come QI, creato dalla Wireless Power Consortium per la trasmissione di energia elettrica attraverso l?induzione elettromagnetica su una distanza di massimo quattro cm. Un sistema QI comprende un trasmettitore di energia e un ricevitore compatibile in un dispositivo portatile. The first part Wireless Power Transfer WPT ? a reason for study for over 170 years and an integral part above all of the Smartphone world for wireless battery charging. WPT Wireless Power Transfer follows a standard known as QI, created by the Wireless Power Consortium for the transmission of electrical energy through electromagnetic induction over a distance of up to four cm. A QI system comprises an energy transmitter and a compatible receiver in a handheld device.
La parte Wireless Data Transfer WDT invece copre tutto ci? che riguarda le comunicazioni dati wireless con protocolli definiti (802.11x/x/x) e terminati attraverso connessioni fisiche (ethernet come nel caso della soluzione qui descritta) e regolamentate dalla IEEE 802.3. Nel tempo la comunicazione Ethernet ? stata ottimizzata, oltre alla velocit? di 1Gbit, grazie alla possibilit? di alimentare i dispositivi attraverso un sistema conforme ai regolamenti chiamato POE (Power Over Ethernet) che porta ad eliminare cavi supplementari (alimentazione) per oltre 100 metri. Questi sistemi sono gi? presenti in ambito domotico e controllo sicurezza con camere IP. Does the Wireless Data Transfer WDT part cover all of this? which concerns wireless data communications with defined protocols (802.11x/x/x) and terminated through physical connections (ethernet as in the case of the solution described here) and regulated by IEEE 802.3. Over time, Ethernet communication? been optimized, in addition to the speed? of 1Gbit, thanks to the possibility? to power the devices through a regulation compliant system called POE (Power Over Ethernet) which leads to the elimination of additional cables (power supply) over 100 meters. Are these systems already? present in home automation and security control with IP cameras.
Il Wireless Power Transfer WPT ovvero il trasferimento di potenza induttivo tra matasse vicine era la prima tecnologia dell'alimentazione wireless da sviluppare, esistente da molto tempo, infatti il trasformatore ? stato sviluppato nel 1800. Il riscaldamento ad induzione ? stato utilizzato fin dai primi anni del 1900. Con l'avvento dei dispositivi cordless la ricarica a induzione standard ? stata sviluppata per apparecchi utilizzati in ambienti umidi, come spazzolini da denti elettrici e rasoi elettrici, per eliminare il rischio di scosse elettriche. The Wireless Power Transfer WPT or the transfer of inductive power between nearby coils was the first wireless power technology to be developed, existing for a long time, in fact the transformer? was developed in the 1800s. Induction heating is? It has been used since the early 1900s. With the advent of cordless devices, standard induction charging became standard. was developed for appliances used in wet environments, such as electric toothbrushes and electric razors, to eliminate the risk of electric shock.
Una delle prime applicazioni proposte di trasferimento induttivo era per alimentare locomotive elettriche. Nel 1892 Maurice Hutin e Maurice Leblanc hanno brevettato un metodo senza fili per alimentare convogli ferroviari utilizzando bobine risonanti accoppiate induttivamente ad un filo pista a 3 kHz. One of the first proposed applications of inductive transfer was to power electric locomotives. In 1892 Maurice Hutin and Maurice Leblanc patented a wireless method of powering railway trains using resonant coils inductively coupled to a wire track at 3 kHz.
I primi chip passivi a tecnologia RFID (Radio Frequency IDentification) sono stati inventati da Mario Cardullo (1973) e Koelle et al. (1975) e 1990 sono stati usati in tessere di prossimit? e contactless smartcard. The first passive RFID (Radio Frequency IDentification) technology chips were invented by Mario Cardullo (1973) and Koelle et al. (1975) and 1990 were used in proximity cards? and contactless smartcards.
La proliferazione di dispositivi di comunicazione wireless portatili come telefoni cellulari, tablet e computer portatili negli ultimi decenni sta guidando lo sviluppo di alimentazione wireless di fascia media e tecnologia di ricarica per eliminare la necessit? per questi dispositivi siano connessi al muro tramite fili e spine durante la carica. The proliferation of portable wireless communication devices such as cell phones, tablets, and laptop computers over the past few decades is driving the development of mid-range wireless power and charging technology to eliminate the need for wireless charging. for these devices are connected to the wall via wires and plugs while charging.
Il Wireless Power Consortium ? stato fondato nel 2008 per sviluppare standard di interoperabilit? tra tutti i produttori. Lo standard Qi di potenza induttivo pubblicato nell'agosto 2009 consente la carica con elevata efficienza ed alimentazione dei dispositivi portatili fino a 5Watt su distanze 4cm (1,6 pollici). The Wireless Power Consortium ? was founded in 2008 to develop interoperability standards? among all manufacturers. The Qi inductive power standard released in August 2009 enables highly efficient charging and power supply of portable devices up to 5Watt over 4cm (1.6 inch) distances.
Il dispositivo wireless ? posto su una piastra di caricamento piatta (che pu? essere incorporata per esempio in piani di tavoli o scrivanie) e la potenza viene trasferita da una bobina piana nel caricatore ad uno simile nel dispositivo da ricaricare. The wireless device ? placed on a flat loading plate (which can be incorporated into for example table or desk tops) and power is transferred from a flat coil in the charger to a similar one in the device to be recharged.
Nel 2007, un gruppo guidato da Marin Solja?i? al MIT ha utilizzato un trasmettitore a doppia risonanza con 25cm di diametro secondario sintonizzato a 10MHz per trasferire 60W di potenza ad un ricevitore a doppia risonanza simile su una distanza di due metri (6,6 piedi) (otto volte il diametro bobina trasmittente) a circa il 40% di efficienza. Nel 2008 la squadra di Greg Leyh e Mike Kennan di Nevada lampo Lab ha utilizzato un trasmettitore a doppia risonanza a terra con un diametro 57cm secondaria sintonizzato a 60kHz e un simile massa come ricevitore a doppia risonanza per trasferire potenza attraverso campi elettrici accoppiati ad un circuito di ritorno a terra sopra una distanza di dodici metri (39 piedi). In 2007, a group led by Marin Solja?i? at MIT used a 10-inch secondary diameter dual-resonant transmitter tuned to 10MHz to transfer 60W of power to a similar dual-resonance receiver over a distance of two meters (6.6 feet) (eight times the transmitting coil diameter) at about 40% efficiency. In 2008 the team of Greg Leyh and Mike Kennan of Nevada Lightning Lab used a ground-based dual resonant transmitter with a 57cm diameter secondary tuned to 60kHz and a similar ground as a dual resonant receiver to transfer power through electric fields coupled to a circuit return to the ground over a distance of twelve meters (39 feet).
Nel 2011, il Dr. Christopher A. Tucker e il professor Kevin Warwick della Universit? di Reading, hanno ricreato nel 1900 il brevetto di Tesla US 0.645.576 in miniatura e hanno dimostrato la trasmissione di potenza a distanze di pi? di quattro metri (corrispondente a 13 piedi) con un diametro della bobina di 10cm (3,9 pollici) ad una frequenza di risonanza di 27,50MHz, con un rendimento effettivo del 60%. In 2011, Dr. Christopher A. Tucker and Professor Kevin Warwick of the University? of Reading, recreated Tesla's 1900 patent US 0,645,576 in miniature and demonstrated power transmission over distances greater than? of four meters (corresponding to 13 feet) with a coil diameter of 10cm (3.9 inches) at a resonant frequency of 27.50MHz, with an effective efficiency of 60%.
Il ricetrasmettitore wireless ? un componente centrale dei sistemi di comunicazione wireless. La qualit? del ricetrasmettitore wireless determina l'affidabilit? e l'efficienza dello scambio di informazioni nel sistema wireless. The wireless transceiver ? a central component of wireless communication systems. The quality? of the wireless transceiver determines the reliability? and the efficiency of information exchange in the wireless system.
Un ricetrasmettitore wireless ? costituito da due livelli funzionali: un livello fisico (PHY) e uno di controllo accesso dati (MAC). Lo strato fisico PHY ? costituito da un front- end RF e un processore in banda base. Il processore in banda base modula un bitstream per la trasmissione. Il ricevitore demodula un flusso di simboli per recuperare il segnale trasmesso. A wireless transceiver ? consists of two functional layers: a physical layer (PHY) and a data access control (MAC). The physical layer PHY ? consists of an RF front-end and a baseband processor. The baseband processor modulates a bitstream for transmission. The receiver demodulates a stream of symbols to recover the transmitted signal.
Il front-end RF del ricetrasmettitore wireless aggiunge un vettore RF in banda base per la trasmissione, per poi essere convertito nuovamente in banda base nel segnale RF ricevente. Il livello MAC fornisce il controllo del traffico dati e collegamenti, evita le collisioni e ottimizza la velocit? di trasmissione. The RF front end of the wireless transceiver adds a baseband RF carrier for transmission, which is then baseband converted back into the receiving RF signal. The MAC layer provides data traffic and link control, collision avoidance, and speed optimization. of transmission.
La parte front-end radio ha un amplificatore di potenza con guadagno variabile per trasmettitore e ricevitore rispettivamente. I due mixer vengono utilizzati per convertire il segnale in banda base in RF e viceversa. The radio front end has a power amplifier with variable gain for the transmitter and receiver respectively. The two mixers are used to convert the baseband signal to RF and vice versa.
Un'architettura zero-IF ? comunemente impiegata nei front-end radio. Convertitori ADC e DAC implementano le conversioni tra i segnali analogici e digitali in banda base. A zero-IF architecture? commonly used in radio front ends. ADCs and DACs implement conversions between analog and digital baseband signals.
Il diagramma a blocchi di Figura 1 ? alla base di tutti i sistemi wireless bidirezionali, ove ? necessario aggiungere la parte d?interfaccia solitamente gestita da una CPU esterna. L?evoluzione tecnologica ha permesso l?integrazione di microcontrollori nel sistema radio con standard 802.11 oltre all?aumento esponenziale della quantit? di Mbit/s, dando vita al mondo Internet of Things - IoT. The block diagram of Figure 1 ? at the base of all two-way wireless systems, where? necessary to add the interface part usually managed by an external CPU. The technological evolution has allowed the integration of microcontrollers in the radio system with standard 802.11 as well as the exponential increase of the quantity? of Mbit/s, giving life to the Internet of Things - IoT world.
Inoltre la tecnologia Power over Ethernet o PoE ? una tecnica che permette di alimentare apparecchiature utilizzando lo stesso cavo che le collega alla rete dati Ethernet, a patto che sia un cavo del tipo twisted pair. Questa tecnologia ? molto utile allorch? vi siano difficolt? nel reperimento di fonti elettriche in prossimit? del terminale o anche per ridurre il numero di elementi e cavi; ad esempio, un telefono IP su una scrivania pu? essere alimentato direttamente dal cavo di rete ethernet in modalit? Power over Ethernet, eliminando l'alimentatore e il relativo cavo e rendendo l'installazione pi? semplice e pulita. Also Power over Ethernet or PoE ? a technique that allows equipment to be powered using the same cable that connects them to the Ethernet data network, provided it is a twisted pair type cable. This technology? very useful when? are there any difficulties? in finding electrical sources in the vicinity? of the terminal or even to reduce the number of elements and cables; for example, an IP phone on a desk can be powered directly by the ethernet network cable in mode? Power over Ethernet, eliminating the power supply and its cable and making the installation more? simple and clean.
L?organizzazione IEEE ha definito le regole per il PoE con la norma denominata IEEE 802.3af (limitata a 15,4W per porta) e, successivamente, 802.3at (aumentando la potenza a 30W per porta). The IEEE organization defined the rules for PoE with the standard called IEEE 802.3af (limited to 15.4W per port) and later 802.3at (increasing power to 30W per port).
L'alimentatore PoE, anche noto come Power Sourcing Equipment ? PSE, ? ogni dispositivo che fornisce tramite cavo Ethernet la corrente e la tensione adatte al funzionamento di altri dispositivi PoE. The PoE power supply, also known as Power Sourcing Equipment ? PSE, ? each device that supplies the current and voltage suitable for the operation of other PoE devices via an Ethernet cable.
Questo dispositivo pu? essere uno switch di rete prossimo ai dispositivi da alimentare, comunemente detto endspan (nelle specifiche dello standard IEEE 802.3af viene chiamato terminale, endpoint); o un dispositivo interposto tra uno switch o un hub non PoE e i dispositivi PoE da alimentare: un PoE injector, detto midspan. This device can be a network switch close to the devices to be powered, commonly called endspan (in the specifications of the IEEE 802.3af standard it is called terminal, endpoint); or a device placed between a non-PoE switch or hub and the PoE devices to be powered: a PoE injector, called midspan.
Spesso il Power Sourcing Equipment PSE deve prendere decisioni e in tal caso pu? essere relativamente complicato e prevedere addirittura una logica a microprocessore. Dato che ogni produttore sceglie per i suoi dispositivi la tensione di alimentazione che preferisce, lo standard PoE prevede che il Power Sourcing Equipment PSE eroghi una tensione nominale di 48Volt, che pu? oscillare tra i 37 ed i 57 Volt: sar? poi compito di ogni Powered Device o PD trasformare questa tensione in quella a lui necessaria (di solito con convertitori DC/DC). Often the Power Sourcing Equipment PSE has to make decisions and if so can? be relatively complicated and even include microprocessor logic. Since each manufacturer chooses the power supply voltage he prefers for his devices, the PoE standard requires the Power Sourcing Equipment PSE to supply a nominal voltage of 48Volt, which can be fluctuate between 37 and 57 Volts: sar? then the task of each Powered Device or PD is to transform this voltage into the one it needs (usually with DC/DC converters).
Un Powered Device PD ? ogni apparato alimentato tramite PoE, che consuma energia. Esempi ne sono i punti di accesso wireless, i telefoni VoIP, le telecamere IP. Molti Powered Device PD hanno un connettore ausiliario di alimentazione per un alimentatore esterno opzionale. A seconda di come ? progettato, tramite l'ingresso ausiliario ? possibile fornire l'alimentazione direttamente al dispositivo in parte, per intero o per niente, facendo cos? agire il connettore ausiliario come alimentazione di backup in caso di interruzione dell'alimentazione fornita dalla PoE. Il dispositivo secondo la presente invenzione ? dotato di un doppio coil (WPT & WDT) e una piastra di controllo gestita da una MCU dedicata. La connessione avviene tramite cavo Ethernet POE sostituendo gli attuali cablaggi dei supporti PSA-PSP (QIS= QI supporto) e cablaggi interni F3B-CDB6 (QIV= QI validatore). A Powered Device PD? each device powered by PoE, which consumes energy. Examples are wireless access points, VoIP phones, IP cameras. Many Powered Device PDs have an auxiliary power connector for an optional external power supply. Depending on how? designed, via the auxiliary input ? Is it possible to supply power directly to the device in part, in full or not at all, by doing so? act the auxiliary connector as backup power in case of power failure provided by PoE. The device according to the present invention ? equipped with a dual coil (WPT & WDT) and a control plate managed by a dedicated MCU. The connection takes place via Ethernet POE cable replacing the current wiring of the PSA-PSP supports (QIS= QI support) and F3B-CDB6 internal wiring (QIV= QI validator).
Un esempio pratico pu? prevedere i seguenti parametri: A practical example can provide the following parameters:
- Alimentazione 12-36V@3A; - Power supply 12-36V@3A;
- Connessione ETHERNET; - ETHERNET connection;
- BLUETOOTH No; - BLUETOOTH No;
- LED RGB; - RGB LEDs;
- Batteria Opzionale; - Optional Battery;
- I/O SI; - I DO;
- WIFI Near Field SYS; - WIFI Near Field SYS;
- RS232 SI; - RS232 YES;
- RS485 SI; - RS485 YES;
- 1-WIRE SI; - 1-WIRE YES;
- MCU XMC1302; - XMC1302 MCUs;
- CPU 32-Bit Cortex M0; - 32-Bit Cortex M0 CPU;
- Memoria RAM 16 KB; e - RAM memory 16 KB; And
- Memoria FLASH 64-200KB. - FLASH memory 64-200KB.
Il dispositivo secondo la presente invenzione ? un sistema combinato (WPT+WDT). Togliendo la parte dati WDT si ottiene un dispositivo QI standard per alimentare gli apparati senza ulteriori connessioni. Il modulo dati ? opzionale e facilmente integrabile. The device according to the present invention ? a combined system (WPT+WDT). By removing the WDT data part, a standard QI device is obtained to power the devices without further connections. The data form? optional and easy to integrate.
La prima grossa ricerca in ambito WPT ? la possibilit? di riuscire a trasferire dati attraverso lo stesso campo elettromagnetico usato per la parte di potenza. Attualmente ci sono vari studi positivi, ma ovviamente con velocit? ridotte per limiti fisici in cui la tecnologia si scontra. All?interno di questo progetto si utilizza un sistema di comunicazione di Wireless Ethernet realizzato da Wurth in collaborazione con Infineon, in grado di trasferire dati seriali fino ad un massimo di 19200 Kb/s attraverso lo stesso coil di alimentazione. The first big research in the WPT field? the possibility? to be able to transfer data through the same electromagnetic field used for the power section. Currently there are various positive studies, but obviously with speed? reduced due to physical limits in which technology collides. This project uses a Wireless Ethernet communication system created by Wurth in collaboration with Infineon, capable of transferring serial data up to a maximum of 19200 Kb/s through the same power supply coil.
Questa tecnologia permette di avere di default una seriale nativa utilizzando un solo sistema WPT senza moduli aggiuntivi. This technology allows you to have a native serial by default using a single WPT system without additional modules.
I dispositivi secondo la presente invenzione sono per eccellenza sinonimo di sicurezza in caso di malfunzionamenti o assorbimenti anomali. Di fatto il QIS posto sul supporto e il QIV posto sulla validatrice funzionano come un trasformatore galvanico dove i filamenti del secondario (validatrice) se messi in corto circuito interrompono il flusso elettromagnetico senza conseguenti rotture. In particolare il modulo QIS ? assimilabile al modulo A di trasmissione e il modulo QIV ? assimilabile al modulo B di ricezione. The devices according to the present invention are par excellence synonymous with safety in the event of malfunctions or anomalous absorption. In fact, the QIS placed on the support and the QIV placed on the validator work like a galvanic transformer where the filaments of the secondary (validator) if short-circuited interrupt the electromagnetic flow without consequent breakages. In particular the QIS module ? comparable to the transmission form A and the QIV form? similar to module B of reception.
Di seguito vengono descritte le principali caratteristiche: The main features are described below:
- modalit? Stand-by ultra-low power; - mode Ultra-low power stand-by;
- interruzione WPT in caso di C.C.; - WPT interruption in case of C.C.;
- assorbimenti anomali, controllo sovra/sotto tensione QIS; - anomalous absorption, QIS over/under voltage control;
- controllo stato WPT Coil tramite CPU; - WPT Coil status check via CPU;
- uscita DC QIV priva di disturbi (no spike, no burst, no surge); e - interference-free QIV DC output (no spike, no burst, no surge); And
- fusibili PTC-Antinversione ingresso QIS. - PTC fuses - QIS input anti-inversion.
Il progetto QI prevede uno spazio per la ricarica di batterie Backup da utilizzare come Uninterruptible Power Supply o UPS. I dispositivi delle Richiedente hanno la necessit? di avere il tempo per la chiusura delle transazioni o il trasferimento di file quando l?alimentazione viene disattivata sul veicolo di trasposto pubblico o privato. Per questo ? necessario l?inserimento di batterie backup per ottimizzare costi, tempi e disservizi. The QI project provides a space for recharging Backup batteries to be used as an Uninterruptible Power Supply or UPS. Do the Applicant's devices have the need? to have time for transactions to close or file transfers when the power goes out on the public or private transport vehicle. Because of this ? it is necessary to insert backup batteries to optimize costs, times and inefficiencies.
Di seguito le caratteristiche principali: Here are the main features:
- automonia fino a 60 secondi con sistema supercapacitor; - autonomy up to 60 seconds with supercapacitor system;
- eliminazione del segnale KEY+VALON/ACTOUT dagli schemi di bordo, previa richiesta del cliente; e - elimination of the KEY+VALON/ACTOUT signal from the on-board diagrams, upon customer request; And
- carica condensatori controllata da CPU WDT con sistema di protezione sovraccarico. - capacitor charge controlled by WDT CPU with overload protection system.
Una parte molto importante in questa soluzione qui proposta ? la connessione criptata per evitare qualsiasi manomissione esterna. Il sistema rispetter? gli standard 802.11 per il protocollo Wi-Fi a contatto, limitando l?emissione radio in aria per un massimo di due cm. Il flusso dati viene comunque processato e criptato per la sensibilit? delle informazioni, quali transazioni EMV. A very important part in this solution proposed here ? the encrypted connection to avoid any external tampering. Will the system comply? the 802.11 standards for the contact Wi-Fi protocol, limiting the radio emission into the air for a maximum of two cm. Is the data flow still processed and encrypted for sensitivity? information, such as EMV transactions.
Tutti i dispositivi avranno le seguenti caratteristiche: All devices will have the following characteristics:
- riconoscimento automatico tra bridge QI con chiave 128bit modalit? SSID hidden encryption data; - automatic recognition between QI bridges with 128bit key mode? SSID hidden encryption data;
- trasparenza IP; - IP transparency;
- riconoscimento manomissione tra coil WDT e WPT; - recognition of tampering between WDT and WPT coils;
- possibilit? di programmazione/configurazione Bridge QI tramite cavo Ethernet; e - speed min 100mbit/s. - possibility? programming/configuration Bridge QI via Ethernet cable; and - speed min 100mbit/s.
Parte fondamentale per l?attivazione delle periferiche del sistema secondo la presente invenzione ? il segnale di Enable chiamato anche VALON/ACTIN. Attualmente questo segnale viene gestito dalla console di bordo o da richiusure con il segnale chiave del mezzo di trasporto pubblico o privato. Fundamental part for activating the peripherals of the system according to the present invention ? the Enable signal also called VALON/ACTIN. Currently this signal is managed by the on-board console or by relockers with the key signal of the public or private means of transport.
In questo nuovo concetto di single-cable le validatrici possono ricevere il segnale di Enable in tre diverse modalit?: In this new single-cable concept, the validators can receive the Enable signal in three different ways:
- utilizzando il sistema Wake on LAN (WoL) inviato dal CDB6; - using the Wake on LAN (WoL) system sent by the CDB6;
- utilizzando un signal sense su un pin del cavo RJ45 (RX+) in caso di assenza di CDB6; o - using a signal sense on a pin of the RJ45 cable (RX+) in case of absence of CDB6; or
- utilizzando l?activate communication link dei due WDT QIS&QIV. - using the activate communication link of the two WDT QIS&QIV.
Una volta agganciati avviene accensione della validatrice, lo stesso per lo spegnimento. Once hooked up, the validator is turned on, and the same goes for turning it off.
Il Wake on LAN (WoL) ? uno standard Ethernet che consente di avviare un computer in standby da una postazione remota, a patto di conoscerne l'indirizzo MAC. La scheda madre del computer in questione dev'essere dotata di un apposito collegamento (detto WAKEUP-LINK). Da diversi anni il cavo in dotazione non ? pi? necessario grazie al passaggio PCI 2.2. I pacchetti Ethernet che attivano la "sveglia" sono detti Magic Packet ("pacchetti magici"). Il Magic Packet ? in sostanza un frame broadcast, composto da una prima parte di sincronizzazione costituita da sei bytes di valore FF esadecimale, seguiti dall'Indirizzo MAC del nodo bersaglio ripetuto sedici volte, per un totale di novantasei bytes, e da un campo password opzionale che pu? essere assente, lungo quattro bytes o sei bytes. The Wake on LAN (WoL) ? an Ethernet standard that allows you to boot a standby computer from a remote location, provided you know its MAC address. The motherboard of the computer in question must be equipped with a special connection (called WAKEUP-LINK). For several years the supplied cable hasn't? more necessary due to PCI step 2.2. The Ethernet packets that trigger the "wake up" are called Magic Packets. The Magic Packet? essentially a broadcast frame, composed of a first synchronization part consisting of six bytes of hexadecimal FF value, followed by the MAC address of the target node repeated sixteen times, for a total of ninety-six bytes, and by an optional password field that can? be absent, four bytes or six bytes long.
L?identificazione del palo F3B e CDB6 ? necessaria per mantenere la configurazione nel caso in cui i dispositivi vengano sostituiti. The identification of the F3B and CDB6 pole? needed to maintain the configuration in case devices are replaced.
Con il nuovo supporto QI/QI la vecchia 1-wire verr? gestita dalla MCU presente sulla piastra QIS in diverse modalit?: la 1-wire viene agganciata sul general-purpose input/output GPIO del Microcontroller MCU e comunica via seriale attraverso sistema WDT; o la 1-wire pu? essere eliminata utilizzando direttamente il Microcontroller MCU come storage delle informazioni. With the new QI/QI support the old 1-wire will come? managed by the MCU present on the QIS board in different ways: the 1-wire is hooked on the general-purpose input/output GPIO of the Microcontroller MCU and communicates via serial through the WDT system; or the 1-wire pu? be eliminated by directly using the MCU Microcontroller as information storage.
Come visto in precedenza, il dispositivo QI pu? essere utilizzato senza la parte WDT portando principalmente solo l?alimentazione sulle validatrici. La parte dati ? possibile recuperarla dal sistema wireless integrato nelle schede della Richiedente. Di fatto la connessione Wi-Fi ? gi? disponibile e facilmente customizzabile per la sicurezza dati attraverso l?esperienza di embit. In questo modo ? possibile trasferire dati criptati anche per le transazioni bancarie. As seen above, the QI device can? be used without the WDT part by mainly bringing only the power supply to the validators. The data part? possible to retrieve it from the wireless system integrated in the Applicant's files. In fact the Wi-Fi connection ? already available and easily customizable for data security through the embit experience. In this way ? Encrypted data can also be transferred for bank transactions.
Uno degli obiettivi della soluzione qui descritta ? ridurre i costi d?installazione e ottimizzare i cablaggi interni. One of the objectives of the solution described here ? reduce installation costs and optimize internal wiring.
Pertanto, una delle componenti pi? importanti degli ultimi anni ? la necessit? di comunicare attraverso apparati senza fili, sfruttando alte frequenze per riuscire ad aumentarne copertura e velocit? di trasferimento. Therefore, one of the components pi? important in recent years? the need? to communicate through wireless devices, using high frequencies to be able to increase coverage and speed? of transfer.
Indicativamente la soluzione qui proposta riguarda tutte le risorse impegnate per ottimizzare il trasferimento dati (smartphone, computer, modem ecc), ma grazie allo sviluppo della tecnologia power contactless con standard QI ? possibile alimentare anche gli apparati con sistema wireless a distanze di funzionamento ridotte a pochi cm. Indicatively, the solution proposed here concerns all the resources involved in optimizing data transfer (smartphones, computers, modems, etc.), but thanks to the development of power contactless technology with QI standard? It is also possible to power the devices with wireless system at operating distances reduced to a few cm.
Nella Figura 2 ? mostrato il principio di funzionamento della tecnologia power contactless. In particolare il dispositivo di ricarica ? dotato di una bobina di trasmissione TXc (transmission coil) mentre il dispositivo da ricaricare ? dotato di una bobina di ricezione RXc (receiving coil). Tra le due bobine TXc e RXc accostate si genera un campo magnetico che crea un flusso magnetico primario MMF. In Figure 2 ? shown the working principle of power contactless technology. In particular the charging device ? equipped with a transmission coil TXc (transmission coil) while the device to be recharged? equipped with a receiving coil RXc. A magnetic field is generated between the two coils TXc and RXc which create a primary magnetic flux MMF.
Il sistema di alimentazione senza fili ? composto quindi dal coil di trasmissione TXc (es. base ricarica QI) che in modo induttivo trasferisce l?energia al secondo coil di ricezione RXc posizionato internamente al dispositivo da ricaricare. The wireless power system? therefore composed of the transmission coil TXc (e.g. QI recharge base) which inductively transfers the energy to the second reception coil RXc positioned inside the device to be recharged.
La ricarica wireless, anche nota come ricarica a induzione, ? un modo pratico e senza cavi per ricaricare i dispositivi elettronici. Wireless charging, also known as induction charging, is a convenient, cord-free way to charge your electronic devices.
Questa tipologia di ricarica richiede due elementi, ovvero un caricabatteria, di solito sotto forma di un disco, un tappetino o un supporto che si collega a una fonte di alimentazione e un dispositivo da ricaricare come uno smartphone, uno smartwatch o un altro dispositivo elettronico compatibile con la ricarica wireless. A questo punto basta posizionare il dispositivo da ricaricare sulla base di ricarica o caricabatterie e la ricarica inizier? immediatamente (distanza massima 4 cm). This type of charging requires two things, namely a charger, usually in the form of a puck, mat or stand that plugs into a power source, and a charging device such as a smartphone, smartwatch or other compatible electronic device. with wireless charging. At this point, just place the device to be recharged on the charging base or charger and charging will begin. immediately (maximum distance 4 cm).
La nota tecnologia Qi in evoluzione ? uno standard di ricarica wireless di propriet? del Wireless Power Consortium ed ? supportato da pi? di 200 aziende leader del settore, incluse Apple, Philips e Belkin. Il loro obiettivo ? quello di offrire una ricarica wireless facile e sicura, garantendo al contempo la compatibilit? con tutti i dispositivi dotati del logo Qi. The well-known Qi technology in evolution ? a proprietary wireless charging standard? of the Wireless Power Consortium and ? supported by more of 200 industry leaders, including Apple, Philips and Belkin. Their goal? to offer easy and safe wireless charging, while ensuring compatibility? with all devices that have the Qi logo.
Verr? ora spiegato brevemente il funzionamento della ricarica wireless. Will I come now briefly explained the operation of wireless charging.
Il trasferimento di energia senza fili (o wireless) ? la trasmissione di energia elettrica da un alimentatore elettrico a un carico elettrico senza l'utilizzo di cavi che fanno da conduttore. Wireless (or wireless) energy transfer ? the transmission of electrical energy from an electrical power supply to an electrical load without the use of wires acting as a conductor.
La trasmissione di energia wireless ? utile nel caso in cui connessioni con i normali fili risultino complesse o impossibili da realizzare. The transmission of wireless energy ? useful if connections with normal wires are complex or impossible to make.
Il problema della trasmissione di energia elettrica senza fili differisce da quello delle telecomunicazioni senza fili come, ad esempio, la radio. Nel secondo caso infatti, la porzione di energia ricevuta diventa critica unicamente se ? troppo debole per essere distinta dal segnale rispetto all'insieme dei rumori (noise). Con l'alimentazione wireless, l'efficienza ? in assoluto il parametro pi? significativo. Una grande parte dell'energia inviata dall'impianto di generazione deve infatti arrivare al ricevitore per potere funzionare correttamente. The problem of wireless electrical power transmission differs from that of wireless telecommunications such as, for example, radio. In fact, in the second case, the portion of energy received becomes critical only if ? too weak to be distinguished from the signal with respect to noise. With wireless power, efficiency is ? in absolute the parameter pi? significant. In fact, a large part of the energy sent by the generation plant must arrive at the receiver in order to function correctly.
La pi? comune forma di trasferimento di energia wireless ? effettuata utilizzando il metodo dell'induzione elettromagnetica. The "P? common form of wireless energy transfer ? carried out using the electromagnetic induction method.
I vantaggi della ricarica wireless o power contactless sono l?eliminazione dei cablaggi d?interconnessione e quindi la riduzione d?usura di connettori alimentazione per unit? portatili. Altro vantaggio ? la possibile integrazione dei sistemi power contactless su parti fisse quali pareti, pavimenti, strutture industriali e/o luoghi con limitato accesso. Infine, una maggiore sicurezza e igiene per l?assenza di conduttori a vista, soprattutto in ambito sanitario. The advantages of wireless or power contactless charging are the elimination of interconnection wiring and therefore the reduction of wear on power connectors per unit. portable. Other advantage? the possible integration of power contactless systems on fixed parts such as walls, floors, industrial structures and/or places with limited access. Finally, greater safety and hygiene due to the absence of exposed conductors, especially in the health sector.
Attualmente il power contactless trova largo spazio in ambienti industriali e in ambito consumer per dispositivi come Smartphone o Smartwatch, lasciando la gestione della comunicazione dati al sistema ricetrasmittente integrato nel dispositivo (WiFi-Bluetooth ecc..). Currently the contactless power finds ample space in industrial environments and in the consumer sector for devices such as Smartphones or Smartwatches, leaving the management of data communication to the transceiver system integrated in the device (WiFi-Bluetooth, etc.).
Nasce comunque l?esigenza di riuscire ad ottenere entrambi i sistemi di comunicazione Power e Dati attraverso lo stesso sistema a contatto, l? dove non sia possibile ottenere una connessione wireless WiFi e/o radio frequenza, o ottenere una linea sicura per questioni di privacy. However, the need arises to be able to obtain both Power and Data communication systems through the same contact system, the? where it is not possible to obtain a WiFi and/or radio frequency wireless connection, or to obtain a secure line for privacy reasons.
La soluzione proposta ? l?integrazione della parte radio all?interno dei coil di carica TX-RX, alimentato attraverso un unico cavo con terminazione RJ45 con sistema POE (Power Over Ethernet -standard per le comunicazioni Ethernet). The proposed solution? the integration of the radio part inside the TX-RX charge coils, powered by a single cable with RJ45 termination with POE system (Power Over Ethernet - standard for Ethernet communications).
In questo modo si ottiene un ?connettore contactless? in grado di trasferire dati e energia senza necessit? di altri dispositivi e soprattutto in modalit? sicura, che ? l?obiettivo della presente invenzione. La modalit? di connessione prende il nome di Contact Access Point (CPA). This way you get a ?contactless connector? able to transfer data and energy without the need? of other devices and especially in mode? sure, what? the object of the present invention. The mode? of connection takes the name of Contact Access Point (CPA).
Con riferimento alle Figure 3 viene ora descritta la struttura del sistema di ricarica wireless. Il sistema comprende una prima bobina COIL A e una seconda bobina COIL B. La bobina COIL A ? la bobina di trasmissione, mentre la bobina COIL B ? la bobina di ricezione. With reference to Figures 3, the structure of the wireless charging system is now described. The system includes a first COIL A coil and a second COIL B coil. The COIL A coil? the transmission coil, while the coil COIL B ? the receiving coil.
Con il riferimento 1 viene indicato un modulo Wireless Data Transfer A, che ? un modulo radio bidirezionale per la bobina COIL A che lavora alle frequenze di 2.4 Ghz / 5 Ghz. The reference 1 indicates a Wireless Data Transfer A module, which ? a bidirectional radio module for the COIL A coil working at the frequencies of 2.4 Ghz / 5 Ghz.
In modo simmetrico si ha un modulo Wireless Data Transfer B, indicato nelle figure con il riferimento 2, che ? un modulo radio bidirezionale COIL B che lavora alle frequenze di 2.4 Ghz / 5 Ghz. In a symmetrical way, there is a Wireless Data Transfer B module, indicated in the figures with the reference 2, which ? a bidirectional radio module COIL B working at the frequencies of 2.4 Ghz / 5 Ghz.
Con il riferimento 3 viene indicato un modulo Wireless Power Transfer A, che ? il modulo di trasmissione WPT per il COIL A. The reference 3 indicates a Wireless Power Transfer A module, which ? the WPT transmission module for COIL A.
In modo simmetrico si ha un modulo Wireless Power Transfer B, indicato nelle figure con il riferimento 4, che ? un modulo di ricezione WPT per il COIL B. In a symmetrical way, there is a Wireless Power Transfer B module, indicated in the figures with the reference 4, which ? a WPT receiving module for COIL B.
Con i riferimenti 5 e 6 vengono indicati rispettivamente un connettore RJ45 per il COIL A, ovvero un connettore cavo ethernet modulo C.S A POE e un connettore RJ45 per il COIL B, ovvero un connettore cavo ethernet modulo C.S B POE. In modo simile il riferimento 7 indica un modulo circuito stampato per il COIL A e il riferimento 8 un modulo circuito stampato per il COIL B. References 5 and 6 respectively indicate an RJ45 connector for COIL A, or a C.S A POE module ethernet cable connector, and an RJ45 connector for COIL B, or a C.S B POE module ethernet cable connector. Similarly the reference 7 indicates a printed circuit module for COIL A and the reference 8 a printed circuit module for COIL B.
I cavi ET sono cavi Ethernet di CAT6. ET cables are CAT6 Ethernet cables.
Nella Figura 3b, con il riferimento 9 viene indicato un coil Wireless Power Transfer per il COIL A o il COIL B, ovvero le bobine di carica. In Figure 3b, the reference 9 indicates a Wireless Power Transfer coil for COIL A or COIL B, i.e. the charge coils.
Il riferimento 10 indica invece una antenna modulo radio bidirezionale per il COIL A o il COIL B, e il riferimento 11 indica una porzione in ferrite per la schermatura del COIL e dell?antenna modulo radio bidirezionale Reference 10 indicates a bidirectional radio module antenna for COIL A or COIL B, and reference 11 indicates a ferrite portion for shielding the COIL and the bidirectional radio module antenna
Con riferimento alla Figura 4 verr? ora descritto il sistema Contact Access Point CAP che ? composto da due moduli A e B, descritti nei dettagli qui di seguito. With reference to Figure 4 will it come? now described the system Contact Access Point CAP that ? composed of two modules A and B, described in detail below.
Il modulo A ? alimentato attraverso un cavo LAN CAT6 20 contenente anche la parte dati con standard 802.3. Il modulo A riceve quindi in ingresso due cavi LAN CAT6 uno indicato con 20 per la potenza Power su Ethernet, e il secondo indicato con il 21 per la potenza Power e i dati seriali. Form A? powered through a CAT6 20 LAN cable also containing the data part with 802.3 standard. Module A therefore receives two CAT6 LAN cables as input, one indicated with 20 for Power power on Ethernet, and the second indicated with 21 for Power power and serial data.
All?interno del modulo A troviamo una parte dedicata al sistema radio e una per la gestione delle bobine di carica. Quando il cavo viene inserito, il blocco 26 e il blocco 23 POWER LINE IN effettuano una conversione di alimentazione per attivare il modulo di controllo 27, ovvero la CPU del Wireless Power Transfer WPT e Wireless Data Transfer WDT, mentre la tensione d?ingresso non elaborata verr? gestita direttamente dal Wireless Power Transfer WPT per generare la tensione induttiva necessaria al modulo B. Sul blocco 22 ETH PHY (Ethernet Physical che lavora al livello fisico OSI) la linea dati verr? analizzata e trasformata in dati wireless con la modalit? Access Point AP attraverso il modulo 24 MODULO RADIO CPU con standard 802.11. Inoltre, i dati seriali verranno convertiti sul blocco 25 DRIVER RS232/485 per essere gestiti dal modulo 27, ovvero la CPU del Wireless Power Transfer WPT e trasferiti attraverso la stessa bobina di carico COIL A presente nella sezione BOBINA A insieme all?antenna radio 10A. I dati con standard 802.11 verranno trasferiti attraverso l?antenna radio 10A presente sempre nella sezione BOBINA A. Il riferimento 28 indica un modulo di trasmissione della carica induttiva e dati seriali. Inside module A we find a part dedicated to the radio system and one for managing the charge coils. When the cable is inserted, block 26 and block 23 POWER LINE IN carry out a power conversion to activate the control module 27, i.e. the CPU of the Wireless Power Transfer WPT and Wireless Data Transfer WDT, while the input voltage does not will be elaborated managed directly by the Wireless Power Transfer WPT to generate the inductive voltage necessary for module B. On block 22 ETH PHY (Ethernet Physical which works at the OSI physical layer) the data line will be? analyzed and transformed into wireless data with the mode? Access Point AP through module 24 CPU RADIO MODULE with 802.11 standard. Furthermore, the serial data will be converted on block 25 DRIVER RS232/485 to be managed by module 27, i.e. the CPU of the Wireless Power Transfer WPT and transferred through the same load coil COIL A present in the COIL A section together with the radio antenna 10A . Data with the 802.11 standard will be transferred through the 10A radio antenna, always present in the COIL A section. Reference 28 indicates an inductive charge and serial data transmission module.
Verr? ora descritto il trasferimento dalla BOBINA A del modulo A alla BOBINA B del modulo B. Will I come now described the transfer from COIL A of module A to COIL B of module B.
La parte di potenza viagger? ad una frequenza sull?ordine dei 100-200 KHz mentre il modulo radio avr? una frequenza che pu? variare dai 2,4/5GHz. Le bobine COIL A interne al modulo A sono fissate su una base di ferrite per garantire la massima ottimizzazione in potenza e dispersione, funzionando anche da schermo per ridurre il campo di emissione solo tra i due coil A e B quando sono connessi. Di fatto, la funzione schermante della ferrite bloccher? il campo elettromagnetico sulla parte posteriore concentrando il flusso sulla bobina frontale B, ovvero sul COIL B. In riferimento alla figura 3a i flussi elettromagnetici WDT F2 e WPT F1 sono canalizzati dalla ferrite 11 sulle rispettive parti frontali del COIL A e COIL B, in questo modo i due campi saranno concentrati principalmente all?interno delle due bobine. In aggiunta il modulo radio 10A verr? limitato in potenza per garantire il minimo raggio d?azione attraverso le due bobine a contatto, non permettendo la forte diffusione delle frequenze radio al di fuori delle due bobine, ovvero COIL A modulo A e COIL B modulo B. Will the power section travel? to a frequency on the order of 100-200 KHz while the radio module will have? a frequency that can? vary from 2.4/5GHz. The COIL A coils inside module A are fixed on a ferrite base to guarantee maximum optimization in power and dispersion, also acting as a screen to reduce the emission field only between the two coils A and B when they are connected. In fact, the shielding function of the ferrite will block the electromagnetic field on the rear part concentrating the flux on the front coil B, i.e. on COIL B. With reference to figure 3a, the electromagnetic fluxes WDT F2 and WPT F1 are channeled by the ferrite 11 on the respective front parts of COIL A and COIL B, in this way the two fields will be concentrated mainly inside the two coils. In addition, the 10A radio module will come limited in power to guarantee the minimum range of action through the two coils in contact, not allowing the strong diffusion of radio frequencies outside the two coils, i.e. COIL A module A and COIL B module B.
Il modulo B ? speculare al modulo A, l?unica variante ? la ricostruzione della parte di potenza e dati seriali attraverso la bobina di carica COIL B. Di fatto il modulo B non possiede un?alimentazione interna, per cui attraverso il Wireless Power Transfer WPT viene generata la tensione destinata al circuito del modulo B e tensione di funzionamento del dispositivo finale. Il tutto attraverso il blocco 36 di POWER GENERATOR. Il modulo 34 MODULO RADIO CPU ? un sistema bidirezionale privo di potenza, di conseguenza trasferir? i dati riconvertiti in LAN attraverso il blocco 32 ETH PHY (Ethernet Physical che lavora al livello fisico OSI). Il riferimento 38 indica invece un modulo di ricezione della carica induttiva e dati seriale. Form B? mirror the module A, the only variant ? the reconstruction of the power part and serial data through the COIL B charging coil. In fact, module B does not have an internal power supply, so through the Wireless Power Transfer WPT the voltage destined for the circuit of module B is generated and operation of the final device. All through block 36 of POWER GENERATOR. Module 34 CPU RADIO MODULE ? a bidirectional system devoid of power, consequently transfer? the data converted back to LAN through block 32 ETH PHY (Ethernet Physical which works at the OSI physical layer). Reference 38, on the other hand, indicates a module for receiving inductive charge and serial data.
In particolare, con rifermento alla Figura 5, la parte relativa al Wireless Data Transfer (WDT) riguarda i moduli 24 e 34 (modulo radio CPU) e la parte relativa al Wireless Power Transfer (WPT) riguarda i moduli 28 e 38 ovvero di carica induttiva di trasmissione TX e ricezione RX e dati seriali. In particular, with reference to Figure 5, the part relating to Wireless Data Transfer (WDT) concerns modules 24 and 34 (CPU radio module) and the part relating to Wireless Power Transfer (WPT) concerns modules 28 and 38, i.e. charging inductive transmission TX and RX reception and serial data.
Verr? ora descritta la sicurezza del trasferimento dati. Will I come now described the security of data transfer.
La comunicazione dati tra i moduli A e B avviene in due modalit? (vedere Figure 6 e 7). La parte seriale gestita dal Wireless Power Transfer WPT ? modulata attraverso le bobine di carico con frequenze variabili che rende complicata la ricostruzione dei dati in caso di sniffing. La parte radio invece ? protetta da chiave a 128 bit con modalit? hidden, ovvero modalit? invisibile per non essere rilevato da altri dispositivi. In caso di maggiore sicurezza ? possibile criptare i dati con protocolli personalizzati. Grazie al sistema di variazione di campo ? possibile identificare la presenza di un oggetto esterno OE inserito tra le bobine del modulo A e bobine del modulo B, e quando ci? avviene le due unit? interrompono il trasferimento di carica e dati. The data communication between modules A and B takes place in two ways? (see Figures 6 and 7). The serial part managed by the Wireless Power Transfer WPT ? modulated through the load coils with variable frequencies which makes it difficult to reconstruct the data in case of sniffing. The radio part instead ? protected by 128-bit key with mode? hidden, or mode? invisible to not be detected by other devices. In case of greater security ? It is possible to encrypt data with customized protocols. Thanks to the field variation system ? possible to identify the presence of an external OE object inserted between the coils of module A and coils of module B, and when there? happens the two units? interrupt the transfer of charge and data.
Tra le antenne radio 10A e 10B avviene la trasmissione dati Wireless WDT (TX e RX), mentre tra le bobine di carica COIL A e COIL B avviene la trasmissione di potenza e dati WPT (TX e RX). The Wireless WDT data transmission (TX and RX) takes place between the radio antennas 10A and 10B, while the WPT power and data transmission (TX and RX) takes place between the charge coils COIL A and COIL B.
Verr? ora descritto come avviene l?attivazione del sistema di carica e trasferimento dati. Will I come now described how the activation of the charging and data transfer system takes place.
I due moduli A e B possono funzionare solo se sono abilitati alla comunicazione e/o appartenenti allo stesso network. Di fatto, il modulo di controllo 27, ovvero la CPU di gestione del Wireless Power Transfer WPT del modulo A comunica, una volta a contatto, con il modulo B per avere il consenso del continuo flusso di dati e energia. In particolare in riferimento alla figura 3a, il modulo 1 di Wireless Data Transfer A invia al modulo 2 di Wireless Data Transfer B una richiesta di accesso AR. Il modulo 3 di Wireless Power Transfer A invia al modulo 4 di Wireless Power Transfer B una richiesta di abilitazione ricarica ECR. The two modules A and B can only work if they are enabled for communication and/or belong to the same network. In fact, the control module 27, i.e. the management CPU of the Wireless Power Transfer WPT of module A communicates, once in contact, with module B to have the consent of the continuous flow of data and energy. In particular with reference to figure 3a, the module 1 of Wireless Data Transfer A sends the module 2 of Wireless Data Transfer B an access request AR. Wireless Power Transfer A module 3 sends Wireless Power Transfer B module 4 a request to enable ECR recharge.
In caso di anomalia o moduli non abilitati, il sistema rimarr? disattivato. In the event of an anomaly or non-enabled modules, the system will remain? deactivated.
Il sistema ? destinato ad applicazioni a basso inquinamento elettromagnetico con limiti di connettivit? e/o maggiore sicurezza su luoghi civili e industriali. The system ? intended for applications with low electromagnetic pollution with connectivity limits? and/or greater security on civil and industrial sites.
Di seguito vengono riportati alcuni esempi non limitativi. Some non-limiting examples are given below.
Sistemi di accesso network interno attraverso Contact Access Point. Il dispositivo ricevente (esempio Notebook) ? equipaggiato con modulo dati+Power, mentre la parte di trasmissione si trova installata su uno o pi? punti definiti all?interno della struttura. Internal network access systems through Contact Access Points. The receiving device (e.g. Notebook) ? equipped with data+Power module, while the transmission part is installed on one or more? defined points within the structure.
Nuovi impianti civili per dispositivi IOT e domotica. New civil systems for IOT devices and home automation.
Sistemi di comunicazione dispositivi per esterni (telecamere, seller machine) con alto grado IP. Communication systems for outdoor devices (cameras, seller machines) with high IP rating.
Network per sistemi di bordo (aerei o bus) con piastre intelligenti. Network for on-board systems (airplanes or buses) with smart plates.
Supporti SmartTV con sistemi secondo la presene invenzione. SmartTV supports with systems according to the present invention.
Installazione basi TX su suolo pubblico per parti mobili quali cancelli, semafori, illuminazioni. Installation of TX bases on public land for moving parts such as gates, traffic lights, lighting.
Internet point pubblici con sistema di abilitazione a pagamento. Public Internet points with fee-based authorization system.
Sistemi speaker contactless con Contact Access Point. Contactless speaker systems with Contact Access Point.
Verr? ora descritto un esempio di funzionamento. Will I come now described an example of operation.
Un primo test ? stato effettuato come soluzione a Network per sistemi di bordo (aerei o bus) con piastre intelligenti, per ridurre costi d?installazione e cablaggi, aumentare grado IP e ottimizzare la connettivit?. A first test? It was carried out as a Network solution for on-board systems (aircraft or bus) with smart plates, to reduce installation and wiring costs, increase IP rating and optimize connectivity.
Nella Figura 11 viene mostrato un sistema standard per vari campi su cui sono stati applicati dei magneti MAG di posizionamento e ancoraggio. Il modulo A ? l?unit? fissa connessa alla sorgente, mentre il modulo B ? l?unit? mobile connessa al dispositivo. Il funzionamento rimane identico a quello esposto precedentemente. Naturalmente, fermo restando il principio dell?invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Figure 11 shows a standard system for various fields on which MAG positioning and anchoring magnets have been applied. Form A? the unit? fixed connected to the source, while the module B ? the unit? mobile connected to the device. The operation remains identical to that previously exposed. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may vary widely with respect to what is described and illustrated purely by way of example, without thereby departing from the scope of the present invention.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| IT102021000023684A IT202100023684A1 (en) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | QI COMMUNICATION SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=78770986
Family Applications (1)
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| IT102021000023684A IT202100023684A1 (en) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | QI COMMUNICATION SYSTEM |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US645576A (en) | 1897-09-02 | 1900-03-20 | Nikola Tesla | System of transmission of electrical energy. |
| US20140191568A1 (en) * | 2013-01-04 | 2014-07-10 | Mojo Mobility, Inc. | System and method for powering or charging multiple receivers wirelessly with a power transmitter |
| US20210265862A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including transmission structure for non-contact wireless power transmission and non-contact data communication |
-
2021
- 2021-09-14 IT IT102021000023684A patent/IT202100023684A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US645576A (en) | 1897-09-02 | 1900-03-20 | Nikola Tesla | System of transmission of electrical energy. |
| US20140191568A1 (en) * | 2013-01-04 | 2014-07-10 | Mojo Mobility, Inc. | System and method for powering or charging multiple receivers wirelessly with a power transmitter |
| US20210265862A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including transmission structure for non-contact wireless power transmission and non-contact data communication |
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