物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)的無線供電技術(shù)研究
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在系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，主節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)是一直通電，并且一直向區(qū)域內(nèi)輻射一定頻率的電磁波，而從節(jié)點(diǎn)則不間斷地從空間中吸收由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的微弱的電磁波能量。這個(gè)能量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐從節(jié)點(diǎn)工作組件(單片機(jī)芯片、射頻芯片、傳感器等)實(shí)時(shí)正常工作的，故從節(jié)點(diǎn)的工作模式是間隙性、非實(shí)時(shí)的。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/160925.htm
系統(tǒng)工作流程如圖2所示。系統(tǒng)需要工作時(shí)，主節(jié)點(diǎn)先上電啟動(dòng)，而后開始向空間輻射電磁波。此時(shí)從節(jié)點(diǎn)處于非工作狀態(tài)，但是此時(shí)從節(jié)點(diǎn)前端的無源電路(天線、濾波整流電路等)是在工作的，并且將得到的能量儲(chǔ)存起來。接著由電壓閾值判斷電路判斷電能存儲(chǔ)器的電壓是否滿足負(fù)載完成一個(gè)完整的工作周期，如果滿足，則向負(fù)載提供電能。待負(fù)載完成工作后，電能就不滿足其工作了，就要停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由前端無源器件繼續(xù)進(jìn)行能量收集儲(chǔ)存，等待下一個(gè)工作周期的觸發(fā)。
圖3和圖4分別為主節(jié)點(diǎn)發(fā)射端和從節(jié)點(diǎn)接收端的電路框圖。由于主節(jié)點(diǎn)上是有單片機(jī)的，所以固定頻率的方波可以由程序控制單片機(jī)的某個(gè)引腳產(chǎn)生。高頻功率放大電路和發(fā)射電路主要是為高頻電磁波的產(chǎn)生與發(fā)射做準(zhǔn)備，它們的核心電路為E類放大器。從節(jié)點(diǎn)的接收端接收到的高頻交流信號(hào)經(jīng)整流濾波、勢(shì)壘穩(wěn)壓等電路后由動(dòng)態(tài)釋放電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
3 主要電路
3．1 發(fā)射極電路
發(fā)射極主要是將能量以高頻電磁波的方式輻射出去，并且要保證一定的輻射功率。電磁波的原始信號(hào)由單片機(jī)發(fā)出，接著高頻信號(hào)經(jīng)過高頻放大器的作用被輻射出去。這里采用E類放大器(如圖5所示)作為射頻輸電系統(tǒng)的發(fā)射極，其發(fā)射距離可達(dá)10 m，實(shí)時(shí)傳輸功率在幾mW到100 mW，并且其電路結(jié)構(gòu)簡單，可以做到很小，對(duì)最終產(chǎn)品的小型化很有好處。此外E類放大器效率高，高頻性能好，比較適合做射頻供電的發(fā)射極。因此，由E類放大器為主要組件，組成了發(fā)射極的功放以及發(fā)射電路模塊。
評(píng)論