RU174701U1 - Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток - Google Patents
Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток Download PDFInfo
- Publication number
- RU174701U1 RU174701U1 RU2017109996U RU2017109996U RU174701U1 RU 174701 U1 RU174701 U1 RU 174701U1 RU 2017109996 U RU2017109996 U RU 2017109996U RU 2017109996 U RU2017109996 U RU 2017109996U RU 174701 U1 RU174701 U1 RU 174701U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- power
- direct current
- energy distribution
- distribution unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transmitters (AREA)
Abstract
Заявленная полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в беспроводных сенсорных системах и в мобильных устройствах в качестве альтернативного источника питания или для продления срока службы встроенного источника питания за счет использования побочного радиоизлучения коротковолнового диапазона работающих электрических устройств. Техническим результатом предлагаемого решения является возможность питания сенсорной сети или мобильного устройства от шумов коротковолнового диапазона частот, излучаемых работающими электрическими устройствами. Описанный технический результат достигается за счет того, что используется антенна KB диапазона, которая соединена с блоком первичного преобразования, который, в свою очередь, соединен с блоком распределения энергии. Блок распределения энергии соединен также с сенсорной системой/мобильным устройством и осуществляет управление режимами питания с помощью переключателя, содержащего маломощный микроконтроллер и низкоимпедансный ключ.
Description
Заявляемое устройство относится к области энергетики, может быть использовано в беспроводных сенсорных системах и в мобильных устройствах в качестве альтернативного источника питания или для продления срока службы встроенного источника питания за счет использования побочного радиоизлучения коротковолнового диапазона различных электрических устройств.
Известно устройство (см. патент США на изобретение US 7084605 В2, М. кл. Н01М 10/44, опубл. 01.08.2006 г.), представляющее собой систему для сбора энергии из окружающей среды посредством использования антенны и схемы преобразования. Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для питания аккумуляторов целевых устройств, таких как телефоны и камеры. Техническим результатом является расширение спектра преобразуемых частот за счет использования нескольких антенн. Данное устройство содержит выпрямитель, перед которым стоит LC-контур для выбора принимаемых частот и антенна, которую можно подстроить для максимально эффективного приема энергии, накапливающий конденсатор, переключатель, осуществляющий связь между промежуточным устройством накопления (конденсатором) и потребляющей системой, систему контроля, регулирующую отдачу энергии конденсатора к потребляющему звену, и само потребляющее звено. В представленной схеме производится накопление энергии из определенного диапазона длин волн при подборе антенн и настройке входного контура на резонансные частоты.
Известно устройство по патенту США на изобретение US 20090152954 А1, М. кл. Н02М 3/18, опубл. 18.07.2009 г. Изобретение в основном относится к области преобразования и сбора энергии. Достигаемый технический результат - уменьшение уровня необходимой мощности входного сигнала за счет использования высокодобротного резонатора в схеме преобразователя. Один датчик из сенсорной системы имеет антенну, подключенную к интегральной схеме. Интегральная схема содержит приемник и передатчик сигналов датчика, которые подключаются к антенне, к которой, в свою очередь, также подключен преобразователь электромагнитных волн в постоянный ток. К преобразователю подключен накапливающий конденсатор, обеспечивающий питанием интегральную схему. Принимаемый и передаваемый сигнал обрабатываются в блоке полосовой обработки. Преобразователь электромагнитных волн состоит из антенны, блока согласования импедансов и выпрямителя. Преобразователь работает в области UHF-частот (902 МГц - 928 МГц). Блок согласования импедансов представляет собой высокодобротный резонатор, позволяющий накапливать энергию в рабочей области частот при мощности входного сигнала 5,5 мкВт. Выпрямитель представляет собой умножитель напряжения на CMOS-транзисторах. В целом, все устройство содержит также передатчик, формирующий излучение определенной частоты для потребителей (сенсоров). В предложенном устройстве необходимо вводить передатчик, от которого будут питаться потребители (сенсоры), схема согласования импедансов устройства трудно настраиваемая и работает в строго ограниченном диапазоне частот, а при наличии помех нарушается добротность схемы.
Известно устройство по патенту США на изобретение US 20140111032 А1, М. кл. H02J 17/00, опубл. 24.04.2014 г. Изобретение относится к области преобразования и сбора энергии. Достигаемый технический результат - расширение области применения харвестеров (сборщиков энергии). Устройство включает в себя альтернативный источник питания (солнечную батарею, пьезоэлемент), подключенный к управляющему звену и харвестеру. К харвестеру подключен также регулятор мощности, накапливающий элемент, антенна через устройство согласования, выпрямитель и управляющее звено. Основным источником питания для устройства служат волны радиочастотного диапазона. Устройство выполнено в двух вариантах. В первом случае оно питается высокочастотным узкополосным излучением AM и ФМ станций. Во втором случае излучение создается искусственно с помощью внешней рабочей станции. В предложенном патенте описываются различные варианты использования схемы альтернативного питания для большого числа приложений. Недостатками устройства являются: зависимость от приемопередающих станций или необходимость введения внешней излучающей станции, необходимость подбора элементной базы под каждый конкретный частотный диапазон.
Техническим результатом предлагаемого решения является возможность питания сенсорной сети от шумов коротковолнового диапазона частот, излучаемых работающими электрическими устройствами.
Описанный технический результат достигается за счет того, что используется антенна KB-диапазона, которая соединена с блоком первичного преобразования, который, в свою очередь, соединен с блоком распределения энергии.
Структурная схема предлагаемого устройства поясняется на фиг. 1., в соответствии с которой преобразователь радиоизлучения в постоянный ток содержит антенну, блок первичного преобразования (№ 1), включающий в себя устройство согласования и устройство преобразования (№ 2, № 3), который соединен с блоком распределения энергии (№ 4), включающим в себя сборщик энергии (№ 5) и переключатель (№ 6). К блоку распределения энергии также подсоединена батарея (№ 7), использующаяся как резервный элемент питания, ионистор (№8) и потребитель энергии (№9).
Процесс преобразования радиоизлучения в постоянный ток осуществляется следующим образом.
Изначально антенна улавливает электромагнитные волны, представляющие собой шумовые компоненты коротковолнового (KB) диапазона, и преобразует их в напряжение на выходе, которое поступает в блок первичного преобразования. Устройство согласования в блоке первичного преобразования осуществляет согласование импедансов антенны и устройства преобразования. Выходной сигнал из блока первичного преобразования попадает в блок распределения энергии. Вместе с блоком первичного преобразования к блоку распределения энергии подсоединены батарея, ионистор и потребитель. Блок распределения энергии необходим для принятия решения о том, каким образом будет питаться потребитель - от батареи или от ионистора. В случае достаточного уровня напряжения на входе осуществляется одновременная подзарядка ионистора и питание потребителя. Если энергии хватает только для питания потребителя - ионистор перестает заряжаться. Если заряда на ионисторе мало и энергии на входе недостаточно, то система переключается в режим питания от батареи. Выбор режима питания осуществляется в переключателе.
Рассмотрим возможную реализацию предлагаемой полезной модели устройства преобразования радиоизлучения в постоянный ток.
Блок первичного преобразования (№ 1) может быть реализован следующим образом
в качестве устройства согласования (№ 2) выступает резонансная цепь;
в качестве устройства преобразования (№ 3) - повышающий step-up трансформатор COILCRAFT LPR6235-752SML.
Блок распределения энергии (№ 4) может быть реализован следующим образом:
- в качестве сборщика энергии (№ 5) выступает харвестер фирмы LinearTechnologyLTC3108;
- в качестве переключателя (№ 6) - низкоимпедансный ключ, выполненный в форме сдвоенного р-канального полевого транзистора, соединенный с микроконтроллером СС1310, выполняющим управление.
Батарея CR2032 (№ 7). Преимущество литиевых батарей в том, что данный вид батарей сохраняет напряжение на выходе практически постоянным вплоть до глубокой разрядки.
Ионистор (№ 8) емкостью 0.1 Ф. Преимущество ионистора перед аккумуляторной батареей заключается в количестве циклов заряда-разряда.
В качестве антенны может выступать любая антенна KB-диапазона. Потребителем (№ 9) может быть датчик ZigBee.
Claims (3)
1. Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток, характеризующееся тем, что оно содержит антенну, блок первичного преобразования, включающий в себя устройство согласования и устройство преобразования, выход блока первичного преобразования соединен с входом блока распределения энергии, который включает в себя сборщик энергии и переключатель, выход блока распределения энергии подключается к потребителю, а на вход помимо блока первичного преобразования подключаются батарея, ионистор и потребитель.
2. Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток по п. 1, отличающееся тем, что для управления питанием используются специализированный маломощный микроконтроллер и низкоимпедансный ключ.
3. Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток по п. 1, отличающееся тем, что содержит антенну, блок первичного преобразования и блок распределения энергии, позволяющие преобразовывать и накапливать энергию шумовых компонент радиоволн коротковолнового диапазона, а также распределять энергию между потребителями.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109996U RU174701U1 (ru) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109996U RU174701U1 (ru) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU174701U1 true RU174701U1 (ru) | 2017-10-30 |
Family
ID=60263198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109996U RU174701U1 (ru) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU174701U1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU97111786A (ru) * | 1994-12-14 | 1999-06-20 | Сименс АГ | Способ и устройство для снабжения электрического потребителя электрическим напряжением питания или электрическим током питания |
| RU83160U1 (ru) * | 2008-09-17 | 2009-05-20 | Алексей Владимирович Строганов | Устройство импульсного электропитания нагрузки |
| US20140111032A1 (en) * | 2005-06-08 | 2014-04-24 | Powercast Corporation | Powering devices using rf energy harvesting |
-
2017
- 2017-03-24 RU RU2017109996U patent/RU174701U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU97111786A (ru) * | 1994-12-14 | 1999-06-20 | Сименс АГ | Способ и устройство для снабжения электрического потребителя электрическим напряжением питания или электрическим током питания |
| US20140111032A1 (en) * | 2005-06-08 | 2014-04-24 | Powercast Corporation | Powering devices using rf energy harvesting |
| RU83160U1 (ru) * | 2008-09-17 | 2009-05-20 | Алексей Владимирович Строганов | Устройство импульсного электропитания нагрузки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8330298B2 (en) | Generating DC electric power from ambient electromagnetic radiation | |
| US10116170B1 (en) | Methods and systems for maximum power point transfer in receivers | |
| US6882128B1 (en) | Method and system for energy reclamation and reuse | |
| Lim et al. | Feasibility study on ambient RF energy harvesting for wireless sensor network | |
| Aparicio et al. | Radio frequency energy harvesting-sources and techniques | |
| US12027882B2 (en) | Smart rectenna design for passive wireless power harvesting | |
| US20150048682A1 (en) | Device and method for harvesting, collecting or capturing and storing ambient energy | |
| CN113302816A (zh) | 多频段能量收集系统 | |
| CN103312042B (zh) | 一种rf能量收集器 | |
| CN105356627A (zh) | 一种用于无线传感节点供电的射频能量收集装置 | |
| Kadir et al. | Indoor WiFi energy harvester with multiple antenna for low-power wireless applications | |
| CN103227498B (zh) | 一种环境电磁波能量采集器及应用 | |
| CN106410983A (zh) | 一种基于平面倒f天线的射频能量采集系统 | |
| JPH10257697A (ja) | 空間浮遊電磁波・電波をエネルギー源とする電源装置 | |
| US20120086285A1 (en) | Apparatus for harvesting energy from electromagnetic field | |
| Ajmal et al. | Design of a compact RF energy harvester for wireless sensor networks | |
| Sivaramakrishnan et al. | A highly efficient power management system for charging mobile phones using RF energy harvesting | |
| Wang et al. | High sensitivity RF energy harvesting from AM broadcasting stations for civilian infrastructure degradation monitoring | |
| RU174701U1 (ru) | Устройство преобразования радиоизлучения в постоянный ток | |
| KR101764546B1 (ko) | 무선 충전 일체형 배터리 | |
| Jose et al. | A review of RF energy harvesting systems in India | |
| JPH10146077A (ja) | 発電装置及び電子機器 | |
| KR102042020B1 (ko) | 무선 전력 수신기 | |
| Sangare et al. | RF energy harvesting networks: Existing techniques and hardware technology | |
| Basim et al. | A comprehensive review on high-efficiency RF-DC converter for energy harvesting applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180325 |