TW202203548A - 物聯網無線充電感測器 - Google Patents

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Abstract

一種物聯網無線充電感測器，其包含感測器電路、一組方向回溯搜尋天線、一組能量擷取天線及一個通訊天線。感測器電路包含儲能單元、電力轉換、電源管理模組以及切換單元。該些搜尋天線與切換單元連接；當切換單元呈導通狀態時，該些搜尋天線感測外部裝置的掃描訊號之能量，並反射該入射能量回到外部裝置之方向。該些能量擷取天線與電力轉換單元連接，並接收入射訊號之能量，且透過電源管理模組對儲能單元充電。其中，當儲能單元之電量達到第一門檻值時，切換單元連續在導通狀態及切斷狀態間切換，以後散射方式傳送裝置資訊至外部裝置，使外部裝置可與感測器進行訊息指令溝通及持續對該些感測器進行無線能量傳輸。

Description

物聯網無線充電感測器
本發明係有關於一種無線充電感測器，特別是一種物聯網無線充電感測器。
物聯網(IoT)技術是運用感測器和應用程式介面(API)將實體物件串連起的虛擬網路，透過網際網路連結並交換資料。物聯網技術將改變人類生活方式，使人類生活更加便利，故已成為了未來發展的趨勢。
然而，實現一個物聯網系統通常需要大量的物聯網感測器。雖然物聯網感測器具有較低的能耗，但仍需要電池驅動才可以正常運作。因此，一旦電力耗盡後，此物聯網系統則無法正常運作。
此外，一旦物聯網感測器的電力耗盡後，使用者則需要為物聯網感測器充電或更換物聯網感測器的電池，如此則會大幅的增加成本，且十分缺乏效率。
根據本發明之一實施例，本發明提出一種物聯網無線充電感測器，其包含感測器電路、一組方向回溯搜尋天線、一組能量擷取天線及一個通訊天線。感測器電路包含儲能單元、前端控制/調變單元以及切換單元。該些方向回溯搜尋天線與切換單元連接；當切換單元呈導通狀態時，該些方向回溯搜尋天線感測具波束成型功能的外部裝置的掃描訊號之能量，並反射掃描訊號回外部裝置之方向，以使外部裝置接收到反射訊號以確認物聯網無線充電感測器之方位。該些能量擷取天線與電力轉換單元連接，並接收入射訊號之能量，且透過電源管理模組對儲能單元充電。其中，當儲能單元之電量達到第一門檻值時，前端控制/調變單元啟動切換單元連續在導通狀態及切斷狀態間切換，以後向散射方式傳送裝置資訊至外部裝置。
在一實施例中，裝置資訊包含識別碼。
在一實施例中，當裝置資訊傳送至外部裝置後，切換單元切換至切斷狀態，使該些方向回溯搜尋天線也可以接收掃描訊號能量，協助儲能單元充電。
在一實施例中，物聯網無線充電感測器更包含電源轉換模組及變壓模組，電源轉換模組將取掃描號轉換為電力訊號，電力訊號透過變壓模組對儲能單元充電。
在一實施例中，變壓模組包含複數個變壓器，該些變壓器具有不同的變壓比，且電源轉換模組能在儲能單元失電的狀態下自動選擇適當的變壓器，以將不同幅度範圍的輸入電壓均轉換為預設電壓再對該儲能單元充電。
在一實施例中，感測器電路更包含前端控制模組，當儲能單元之電量達到第一門檻值時，前端控制/調變單元偵測來自外部裝置之識別認證碼，並在確認為外部裝置與物聯網無線充電感測器匹配後，控制切換單元連續在導通狀態及切斷狀態間進行切換，以後向散射方式傳送裝置資訊至外部裝置。
在一實施例中，感測器電路更包含電源管理模組及電力儲存模組，當儲能單元之電量達到第二門檻值時，電源轉換模組啟動電源管理模組，使電源轉換模組透過電源管理模組對電力儲存模組充電。
在一實施例中，電力儲存模組為超級電容或微型可充電電池。
在一實施例中，裝置資訊更包含電力儲存模組之儲電狀態、安全碼及相關感測器輸入/輸出狀態中之一或以上。
在一實施例中，物聯網無線充電感測器更包含通訊模組及通訊天線，當電力儲存模組之電量達到目標值時，電源管理模組啟動通訊模組，使通訊模組進入通訊模式以透過通訊天線與其它物聯網裝置通訊；其中，當通訊模組啟動後，切換單元切換至切斷狀態以使該些方向回溯搜尋天線接收掃描訊號之能量，協助對電力儲存模組充電。
在一實施例中，當通訊模組啟動後，切換單元切換至切斷狀態。
承上所述，依本發明之物聯網無線充電感測器，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過一組方向回溯搜尋天線與切換單元連接，當切換單元呈導通狀態時，該些方向回溯搜尋天線反射入射能量回到外部裝置之方向，使外部裝置能有效地偵測物聯網無線充電感測器所在的方向，並可對該感測器方向進行無線能量傳輸。
(2)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境)擷取電力以進行充電，並透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別該物聯網無線充電感測器，以持續對該物聯網無線充電感測器進行無線能量傳輸，使該物聯網無線充電感測器快速獲得足夠能量，並使物聯網無線充電感測器能與其他物聯網裝置正常通訊，故物聯網系統能一直保持正常運作。
(3)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後能透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式傳送包含識別碼、儲電狀態、安全碼及感測器輸入/輸出資訊的裝置資訊至外部裝置，使外部裝置能立即獲得必要資訊，故具有極佳的實用性。
(4)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境)擷取電力以進行充電，故使用者在物聯網無線充電感測器的整個生命週期內均不需要為物聯網無線充電感測器更換電池，使物聯網的成本大幅降低，且使用上更為方便。
(5)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器包含變壓模組，且變壓模組包含多個具有不同的變壓比的變壓器，以將輸入的電壓均轉換為預設電壓再對儲能單元充電，因此能達到更佳的充電效率。
(6)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器之通訊天線、方向回溯搜尋天線及能量擷取天線採用通訊頻段共存設計，故不會相互干擾，以增強供電效率及提升通訊距離。
(7)本發明之一實施例中，物聯網無線充電感測器能在不大幅增加成本的前提下達到所欲達到的功效，極具商業價值。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之物聯網無線充電感測器之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖、第2圖及第3圖，其係為本發明之第一實施例之物聯網無線充電感測器之第一示意圖、第二示意圖及第三示意圖。物聯網系統可包含大量的物聯網無線充電感測器1，而外部裝置可透過掃描訊號Sg掃描周圍區域，以搜尋附近的物聯網無線充電感測器1，並與該些物聯網無線充電感測器1進行通訊，以獲取必要的資訊。在本實施例中，外部裝置為具波束成型功能的智慧集線器(Smart Hub)；在另一實施例中，外部裝置也可以為讀取器(Reader)或其它類似的裝置。當物聯網無線充電感測器1電力耗盡時，物聯網無線充電感測器1能透過方向回溯天線A1讓外部裝置進行有效的方向搜尋，並以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別物聯網無線充電感測器1，並為物聯網無線充電感測器1充電(經由能量擷取天線A2)。在一實施例中，物聯網無線充電感測器1可為標的物識別裝置、門窗感測器、溫度感測器、濕度感測器、照度感測器及其它具有不同功能的物聯網裝置或感測器。
如第1圖所示，物聯網無線充電感測器1包含感測器電路11、二方向回溯搜尋天線A1、二能量擷取天線A2及通訊天線A3。
感測器電路11包含儲能單元C及切換單元S。在本實施例中，儲能單元C為電容；在另一實施例中，儲能單元C也可為電池或其它各種可儲存能量的元件。
該些方向回溯搜尋天線A1與切換單元S連接。該些能量擷取天線A2與儲能單元C連接。
當物聯網無線充電感測器1電力耗盡時，切換單元S呈導通狀態。當具波束成型功能的外部裝置掃描到物聯網無線充電感測器1時，該些方向回溯搜尋天線A1感測外部裝置的掃描訊號Sg之能量，並反射掃描訊號Sg 回返外部裝置之方向，當外部裝置接收到此反射訊號Rg時，外部裝置判斷物聯網無線充電感測器1為此物聯網系統的感測器(即外部裝置與此物聯網無線充電感測器1匹配)，故外部裝置接著在一段預設時間內嘗試發送掃描訊號Sg至物聯網無線充電感測器1。
同時，該些能量擷取天線A2接收掃描訊號Sg(入射訊號)，而感測器電路11則將掃描訊號Sg(入射訊號)轉換為電力，並對儲能單元C充電。
如第2圖所示，當儲能單元C之電量達到第一門檻值時，感測器電路11控制切換單元S在導通狀態及切斷狀態間連續切換，以後向散射的方式傳送裝置資訊至外部裝置，當外部裝置在確認該感測器1的識別碼之後，將持續對該感測器進行無線傳能。在本實施例中，裝置資訊包含物聯網無線充電感測器1的識別碼；在另一實施例中，裝置資訊還可包含儲電狀態、安全碼及感測器輸入/輸出資訊。
如第2圖所示，在持續對感測器1進行無線傳能的過程中，切換單元S會維持在切斷狀態，此時該些方向回溯搜尋天線A1也被用來接收掃描訊號Sg(入射訊號)的能量，和能量擷取天線A2一起對儲能單元C充電，以提升充電的速度。
如第3圖所示，當感測器電路11充電完成時，物聯網無線充電感測器1即可以進入運作狀態，而切換單元S則切換回導通狀態。此時，物聯網無線充電感測器1可以透過通訊天線A3傳送通訊訊號Bg至其他物聯網裝置，並接收其他裝置傳送的訊號，藉此與其他裝置進行通訊。當物聯網無線充電感測器1與其他裝置完成通訊或無通訊需求，物聯網無線充電感測器1則回到休眠模式或是關閉模式。當物聯網無線充電感測器1的電力再次耗盡時，即可以透過前述的機制進行充電，使物聯網無線充電感測器1可以再次回到運作狀態。
由上述可知，當儲能單元C之電量達到第一門檻值的時候，感測器電路11實際上仍然處於休眠狀態或關閉狀態，但已有足夠的電力能控制切換單元S在導通狀態及切斷狀態間連續切換。當切換單元S處於導通狀態時，外部裝置能接收到來自方向回溯天線A1的反射訊號Rg；而當切換單元S處於切斷狀態時，外部裝置無法接收到反射訊號Rg。因此，透過上述特殊的類無線射頻辨識通訊(RFID-like)模式的散射通訊(Backscatter communication)機制，物聯網無線充電感測器1可以透過控制切換單元S的方式產生數位訊號(切換單元S處於導通狀態表示1；而切換單元S處於切斷狀態表示0)，再由外部裝置主動讀取此數位訊號。換句話說，物聯網無線充電感測器1不是主動傳送數位訊號至外部裝置，而是以控制切換單元S的方式呈現數位訊號。因此，類無線射頻辨識通訊模式可以達到遠大於傳統無線射頻辨識(RFID)通訊模式的通訊距離。
當然，上述僅為舉例，物聯網無線充電感測器1之各元件之連接關係及協同關係均可依實際需求變化，本發明並不以此為限。
請參閱第4圖~第7圖，其係為本發明之第二實施例之物聯網無線充電感測器之電路圖、第一運作示意圖、第二運作示意圖及第三運作示意圖。物聯網系統可包含大量的物聯網無線充電感測器2，而外部裝置可透過掃描訊號Sg掃描周圍區域，以搜尋附近的物聯網無線充電感測器2。當物聯網無線充電感測器2電力耗盡時，物聯網無線充電感測器2能透過方向回溯天線讓外部裝置進行有效的方向搜尋，並以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別物聯網無線充電感測器2，並為物聯網無線充電感測器2充電。
如第4圖所示，物聯網無線充電感測器2包含感測器電路21、二方向回溯搜尋天線A1、二能量擷取天線A2及通訊天線A3。
感測器電路21包含數個整流模組211、電源轉換模組212、變壓模組213、前端控制模組214、電源管理模組215、電力儲存模組216、通訊模組217、第一記憶模組218A、第二記憶模組218B及第三記憶模組218C。
二個整流模組211與能量擷取天線A2及電源轉換模組212連接。而另外二個整流模組211與該些方向回溯搜尋天線A1及電源轉換模組212連接，並同時與前端控制模組214連接。
電源轉換模組212具有儲能單元C。另外，電源轉換模組212還與變壓模組213、前端控制模組214及電源管理模組215連接。在另一實施例中，變壓模組213也可設置於電源轉換模組212中。
前端控制模組214具有切換單元S。此外，前端控制模組214還與該些方向回溯搜尋天線A1、第一記憶模組218A、第二記憶模組218B及第三記憶模組218C連接。
電源管理模組215進一步與電力儲存模組216、通訊模組217及第一記憶模組218A連接。在本實施例中，電力儲存模組216可為超級電容；在另一實施例中，電力儲存模組216可為微型可充電電池或其它類似的元件。
通訊模組217進一步與通訊天線A3、第一記憶模組218A、第二記憶模組218B及第三記憶模組218C連接。
如第5圖所示，當物聯網無線充電感測器2電力耗盡時，切換單元S呈導通狀態。當具波束成型功能的外部裝置掃描到物聯網無線充電感測器2時，該些方向回溯搜尋天線A1感測外部裝置的掃描訊號Sg之能量，並反射掃描訊號Sg回外部裝置之方向，當外部裝置接收到此反射訊號Rg時，外部裝置判斷物聯網無線充電感測器2有可能為此物聯網系統的感測器(即外部裝置與此物聯網無線充電感測器2匹配)，故外部裝置接著在一段預設時間內嘗試發送掃描訊號Sg至物聯網無線充電感測器2。
同時，該些能量擷取天線A2接收掃描訊號Sg(入射訊號)，並將掃描訊號Sg(入射訊號)轉換為電力訊號，並透過該些整流模組211整流後傳送至電源轉換模組212。電源轉換模組212透過變壓模組213對電力訊號進行升壓，使電力訊號能達到一預設電壓(如0.5V, 1V, 1.5V 等)或以上，以對儲能單元C充電。其中，變壓模組213包含數個變壓器，且該些變壓器具有不同的變壓比，以將不同電壓的電力訊號升壓至此預設電壓以上。因此，電源轉換模組212能充份利用該些能量擷取天線A2擷取的能量，以達到更佳的充電效率。其中，該些能量擷取天線A2能接收RF頻段(此RF頻段以2.4Ghz頻段為主但不限於2.4Ghz頻段，也可為900Mhz 或其他合適頻段)之微波或壓電、熱電等能量，並轉為此能量為微小電壓，再透過變壓模組213對此微小電壓進行第一階段升壓，以對儲能單元C充電。
如第6圖所示，當儲能單元C之電量達到第一門檻值時，前端控制模組214被啟動。此時，前端控制模組214控制切換單元S，使其在導通狀態及切斷狀態間連續切換(細節參見第2圖)，以後向散射(backscatterd)方式傳送裝置資訊至外部裝置，當外部裝置在確認該感測器2的識別碼之後，將持續對該感測器進行無線傳能；上述之裝置資訊可包含但不限於物聯網無線充電感測器2的識別碼、儲電狀態、安全碼及感測器輸入/輸出資訊。第一記憶模組218A可儲存物聯網無線充電感測器2的儲電狀態；第二記憶模組218B可儲存物聯網無線充電感測器2的識別碼及安全碼；第三記憶模組218C可儲存物聯網無線充電感測器2的感測器輸入/輸出資訊。因此，前端控制模組214可由第一記憶模組218A、第二記憶模組218B及第三記憶模組218C獲得前述資訊。如同前述，前端控制模組214可以透過控制切換單元S的方式產生裝置資訊(裝置資訊可為數位訊號；切換單元S處於導通狀態表示1；而切換單元S處於切斷狀態表示0)，再由外部裝置主動讀取此裝置資訊，故可以達到遠大於傳統無線射頻辨識通訊模式的通訊距離。
然而，在實際應用環境下，前述之反射訊號Rg不一定是由物聯網無線充電感測器2反射，有可能是由其它物體反射。因此，當外部裝置在前述之預設時間內沒有收到前述裝置資訊，無法完成確認動作，外部裝置判斷該反射訊號Rg的來源並不是此物聯網系統的感測器(即外部裝置與此物體不匹配)，此時外部裝置可繼續搜尋其它物聯網無線充電感測器2。一般而言，外部裝置可在短時間內即可使儲能單元C之電量達到第一門檻值。
如第6圖所示，在完成前述裝置確認之後，並持續進行無線傳能的過程中，前端控制模組214將切換單元S切換至切斷狀態；此時，該些方向回溯搜尋天線A1也被用來接收掃描訊號Sg(入射訊號)的能量，和能量擷取天線A2同時接收掃描訊號Sg(入射訊號)，並將掃描訊號Sg(入射訊號)轉換為電力訊號，並透過該些整流模組211整流後傳送至電源轉換模組212，以對儲能單元C充電。當儲能單元C之電量達到第二門檻值時，電源管理模組215被啟動，以對電源轉換模組212提供的電力訊號進行第二階段的升壓，並對電力儲存模組216充電，並同時更新第一記憶模組218A儲存的資訊。由上述可知，在外部裝置讀取裝置資訊後，前端控制模組214將切換單元S切換至切斷狀態，使該些方向回溯搜尋天線A1也能提供能量擷取的功能，以更快地為電力儲存模組216充電。
如第7圖所示，當電力儲存模組216之電量達到目標值時，電源管理模組215啟動通訊模組217，使通訊模組217進入通訊模式，以透過通訊天線A3傳訊通訊訊號Bg至其它物聯網裝置，並接收其它裝置傳送的訊號，以與其它裝置進行通訊；在本實施例中，通訊模組217可透過藍芽(Bluetooth)通訊協定與外部裝置進行通訊；在另一實施例中，通訊模組217也可透過Wi-Fi通訊協定、紫蜂通訊協定(Zigbee Protocol)或其它各種不同的通訊協定與外部裝置進行通訊。此時，物聯網無線充電感測器2已經可以與其它裝置進行正常通訊，不需要透過前述的類無線射頻辨識通訊模式。當物聯網無線充電感測器2與其它物聯網裝置完成通訊或無通訊需求，物聯網無線充電感測器2則回到休眠模式或關閉模式。
另外，通訊天線A3、該些方向回溯搜尋天線A1及該些能量擷取天線A2採用通訊頻段共存(co-existing)設計，故不會相互干擾，以增強供電效率及提升通訊距離。
當然，上述僅為舉例，物聯網無線充電感測器2之各元件之連接關係及協同關係均可依實際需求變化，本發明並不以此為限。
由上述可知，物聯網無線充電感測器2在電力耗盡後，物聯網無線充電感測器2能透過方向回溯天線A1讓外部裝置進行有效的方向搜尋，並透過能量擷取天線A2由外部裝置獲取電力以進行充電，且以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別物聯網無線充電感測器2，使物聯網無線充電感測器2能與外部裝置正常通訊，故物聯網系統能一直保持正常運作。因此，使用者在物聯網無線充電感測器的整個生命週期內均不需要為物聯網無線充電感測器更換電池，使物聯網的成本大幅降低，且使用上更為方便。
值得一提的是，現有的物聯網無線充電感測器具有較低的能耗，但仍需要電池驅動才可以正常運作；因此，一旦電力耗盡後，此物聯網系統則無法正常運作。相反的，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境) 擷取電力以進行充電，並透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別該物聯網無線充電感測器，以持續對該感測器進行無線能量傳輸，使感測器快速獲得足夠能量，並使物聯網無線充電感測器能與其他物聯網裝置正常通訊，故物聯網系統能一直保持正常運作。
由於現有的物聯網無線充電感測器缺乏有效地充電機制，故一旦物聯網無線充電感測器的電力耗盡後，使用者則需要為物聯網無線充電感測器充電或更換物聯網無線充電感測器的電池，如此則會大幅的增加成本，且十分缺乏效率。相反的，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境)擷取電力以進行充電，故使用者在物聯網無線充電感測器的整個生命週期內均不需要為物聯網無線充電感測器更換電池，使物聯網的成本能夠大幅降低，且使用上可以更為方便。
又，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後能透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式，以後向散射的方式傳送包含識別碼、儲電狀態、安全碼及感測器輸入/輸出資訊的裝置資訊至外部裝置，使外部裝置能立即獲得必要資訊，故具有極佳的實用性。
另外，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器包含變壓模組，且變壓模組包含多個具有不同的變壓比的變壓器，且電源轉換單元能在失電的狀態下自動選擇是適當的變壓器，以將不同幅度範圍的輸入電壓均轉換為預設電壓再對儲能單元充電，因此能達到更佳的充電效率。
此外，物聯網無線充電感測器之通訊天線、方向回溯搜尋天線及能量擷取天線採用通訊頻段共存設計，故不會相互干擾，以增強供電效率及提升通訊距離。
再者，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器能在不大幅增加成本的前提下達到所欲達到的功效，極具商業價值。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。
請參閱第8圖，其係為本發明之第三實施例之物聯網無線充電感測器之電路圖。物聯網無線充電感測器3包含感測器電路31、二方向回溯搜尋天線A1、二能量擷取天線A2及通訊天線A3。
感測器電路31包含數個整流模組311、電源轉換模組312、變壓模組313、前端控制模組314、電源管理模組315、電力儲存模組316、通訊模組318、第一記憶模組319A、第二記憶模組319B及第三記憶模組319C。
上述各元件與前述實施例相似，故不在此多加贅述。與前述實施例不同的是，電源轉換模組312包含電源轉換單元312A及升壓單元312B；其中，電源轉換單元312A包含儲能單元。另外，前端控制模組314則包含前端控制/調變單元314A及類比/數位邏輯控制單元314B；其中，前端控制/調變單元314A包含切換單元。
當外部裝置判斷物聯網無線充電感測器3為此物聯網系統的感測器，此時外部裝置持續發送掃描訊號至物聯網無線充電感測器3。前端控制/調變單元314A則解調掃描訊號以產生解調訊號，並傳送至類比/數位邏輯控制單元314B。若類比/數位邏輯控制單元314B則會將解調訊號與儲存的資訊比較，以判斷此外部裝置是否為此物聯網系統的裝置(即此物聯網無線充電感測器3與外部裝置匹配)。若類比/數位邏輯控制單元314B判斷此外部裝置為此物聯網系統的裝置，類比/數位邏輯控制單元314B則可以透過前端控制/調變單元314A將裝置資訊進行調變以產生調變訊號，並能夠將調變訊號透過前述的類無線射頻辨識通訊模式傳送至外部裝置。
同時，該些能量擷取天線A2接收掃描訊號Sg(入射訊號)，並將掃描訊號Sg(入射訊號)轉換為電力訊號，並透過該些整流模組311整流後傳送至電源轉換模組312A，電源轉換單元312A透過變壓模組313對電力訊號進行升壓，而升壓單元312B則執行一些切換操作。
其它元件的運作方式與前述實施例相似，故不在此多加贅述。
當然，上述僅為舉例，物聯網無線充電感測器3之各元件之連接關係及協同關係均可依實際需求變化，本發明並不以此為限。
綜上所述，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過一組方向回溯搜尋天線與切換單元連接，當切換單元呈導通狀態時，該些方向回溯搜尋天線反射入射能量回到外部裝置之方向，使外部裝置能有效地偵測物聯網無線充電感測器所在的方向，並可對該感測器方向進行無線能量傳輸。
根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境)擷取電力以進行充電，並透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式使外部裝置能有效地識別該物聯網無線充電感測器，以持續對該感測器進行無線能量傳輸，使感測器快速獲得足夠能量，並使物聯網無線充電感測器能與其他物聯網裝置正常通訊，故物聯網系統能一直保持正常運作。
根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後能透過該組方向回溯天線以特殊的類無線射頻辨識通訊模式傳送包含識別碼、儲電狀態、安全碼及感測器輸入/輸出資訊的裝置資訊至外部裝置，使外部裝置能立即獲得必要資訊，故具有極佳的實用性。
又，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器在電力耗盡後，能透過該組能量擷取天線從外部裝置(或周圍環境)擷取電力以進行充電，故使用者在物聯網無線充電感測器的整個生命週期內均不需要為物聯網無線充電感測器更換電池，使物聯網的成本大幅降低，且使用上更為方便。
另外，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器包含變壓模組，且變壓模組包含多個具有不同的變壓比的變壓器，以將輸入的電壓均轉換為預設電壓再對儲能單元充電，因此能達到更佳的充電效率。
此外，物聯網無線充電感測器之通訊天線、方向回溯搜尋天線及能量擷取天線採用通訊頻段共存設計，故不會相互干擾，以增強供電效率及提升通訊距離。
再者，根據本發明之實施例，物聯網無線充電感測器能在不大幅增加成本的前提下達到所欲達到的功效，極具商業價值。
可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。
1,2,3:物聯網無線充電感測器 11,21,31:感測器電路 211,311:整流模組 212,312:電源轉換模組 312A:電源轉換單元 312B:升壓單元 213,313:變壓模組 214,314:前端控制模組 314A:前端控制/調變單元 314B:類比/數位邏輯控制單元 215,315:電源管理模組 216.316:電力儲存模組 217,317:通訊模組 218A,318A:第一記憶模組 218B,318B:第二記憶模組 218C,318C:第三記憶模組 A1:方向回溯搜尋天線 A2:能量擷取天線 A3:通訊天線A3 C:儲能單元 S:切換單元 Sg:掃描訊號 Rg:反射訊號 Bg:通訊訊號
第1圖 係為本發明之第一實施例之物聯網無線充電感測器之第一示意圖。
第2圖 係為本發明之第一實施例之物聯網無線充電感測器之第二示意圖。
第3圖 係為本發明之第一實施例之物聯網無線充電感測器之第三示意圖。
第4圖 係為本發明之第二實施例之物聯網無線充電感測器之電路圖。
第5圖 係為本發明之第二實施例之物聯網無線充電感測器之第一運作示意圖。
第6圖 係為本發明之第二實施例之物聯網無線充電感測器之第二運作示意圖。
第7圖 係為本發明之第二實施例之物聯網無線充電感測器之第三運作示意圖。
第8圖 係為本發明之第三實施例之物聯網無線充電感測器之電路圖。
1:物聯網無線充電感測器
11:感測器電路
A1:方向回溯搜尋天線
A2:能量擷取天線
A3:通訊天線A3
C:儲能單元
S:切換單元
Sg:掃描訊號
Rg:反射訊號
Bg:通訊訊號

Claims (10)

  1. 一種物聯網無線充電感測器，係包含： 一感測器電路，係包含一儲能單元、一前端控制/調變單元及一切換單元； 一組方向回溯搜尋天線，係與該切換單元連接，當該切換單元呈一導通狀態時，該些方向回溯搜尋天線感測具波束成型功能的一外部裝置的一掃描訊號之能量，並反射該掃描訊號回該外部裝置之方向，以使該外部裝置接收到一反射訊號以確認該物聯網無線充電感測器之方位；以及 一組能量擷取天線，係與該儲能單元連接，並接收該掃描訊號，並透過該掃描訊號對該儲能單元充電； 其中，當該儲能單元之電量達到一第一門檻值時，該前端控制/調變單元啟動該切換單元連續在該導通狀態及一切斷狀態間切換，以後向散射方式傳送一裝置資訊至該外部裝置。
  2. 如請求項1所述之物聯網無線充電感測器，其中該裝置資訊包含一識別碼。
  3. 如請求項1所述之物聯網無線充電感測器，其中當該裝置資訊傳送至該外部裝置後，該切換單元切換至該切斷狀態，使該些方向回溯搜尋天線接收該掃描訊號之能量，協助該儲能單元充電。
  4. 如請求項1所述之物聯網無線充電感測器，其中該感測器電路更包含一電源轉換模組及一變壓模組，該電源轉換模組將該掃描訊號轉換為一電力訊號，該電力訊號透過該變壓模組對該儲能單元充電。
  5. 如請求項4所述之物聯網無線充電感測器，其中該變壓模組包含數個變壓器，該些變壓器具有不同的變壓比，且電源轉換模組能在儲能單元失電的狀態下自動選擇適當的變壓器，以將不同幅度範圍的輸入電壓均轉換為預設電壓再對該儲能單元充電。
  6. 如請求項4所述之物聯網無線充電感測器，當該儲能單元之電量達到該第一門檻值時，該前端控制/調變單元偵測來自該外部裝置之一識別認證碼，並在確認為該外部裝置與該物聯網無線充電感測器匹配後，控制該切換單元連續在該導通狀態及該切斷狀態間進行切換，以後向散射方式傳送該裝置資訊至該外部裝置。
  7. 如請求項4所述之物聯網無線充電感測器，其中該感測器電路更包含一電源管理模組及一電力儲存模組，當該儲能單元之電量達到一第二門檻值時，該電源轉換模組啟動該電源管理模組，使該電源轉換模組透過該電源管理模組對該電力儲存模組充電。
  8. 如請求項7所述之物聯網無線充電感測器，其中該電力儲存模組為一超級電容或一微型可充電電池。
  9. 如請求項7所述之物聯網無線充電感測器，其中該裝置資訊更包含該電力儲存模組之一儲電狀態、一安全碼及一感測器輸入/輸出狀態中之一或以上。
  10. 如請求項7所述之物聯網無線充電感測器，更包含一通訊模組及一通訊天線，當該電力儲存模組之電量達到一目標值時，該電源管理模組啟動該通訊模組，使該通訊模組進入一通訊模式以透過該通訊天線與該其它物聯網裝置通訊；其中，當該通訊模組啟動後，該切換單元切換至該切斷狀態以使該些方向回溯搜尋天線接收該掃描訊號之能量，協助對該電力儲存模組充電。
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