[发明专利]一种无线脉冲供电启动的通讯系统

摘要

一种无线脉冲供电启动的通讯系统，包括基站和终端节点，所述基站包括主机、无线供电发射电路和无线供电发射天线；所述终端节点包括终端机、无线供电接收电路和无线供电接收天线；所述基站的无线供电发射电路工作时，其发送的无线供电脉冲能够被所有同一网络内的终端节点同时接收并用于向各自的终端机供电；所述主机和终端机工作时，主机和终端机之间可以通过Turbo编码实行双向通讯。本发明提供的无线供电及通讯网络，消除了终端机因待机而带来的能量消耗，也避免了终端机定时休眠工况下的反应迟缓，能确保网络内任意终端机随时对主机的信号实现应答，这些终端机在非工作状态下也不会产生任何能量消耗。

主权项

1.一种无线脉冲供电启动的通讯系统，包括基站和终端节点，其特征在于，所述基站包括主机、无线供电发射电路和无线供电发射天线；所述主机包括一个由CC2430为核心的MCU，其外围功能部件包括一个RS485通讯芯片，用以实现和无线供电发射电路控制器之间的通讯，CC2430亦有JTAG调试接口用于其内置单片机的程序写入；所述无线供电发射电路是一个以80~100kHz频率发射高频电磁波的可控谐振电路，由市电220V经过整流滤波后通向一个由发射线圈和谐振电容组成的并联谐振回路，并由IGBT管控制电路的高频通断以在谐振回路中形成电压谐振，发射电磁波的功率达2kW，IGBT功率管采用型号IHW20T120，IGBT驱动模块为2SD106AI‑17，可产生100kHz的开关频率，单片机PIC18F458带有PWM模块，用于产生控制IGBT驱动模块的PWM脉冲信号，采用负温度系数热敏电阻检测IGBT温度，经过滤波电路和运算放大器LM358构成的电压跟随器后送至PICl8F458单片机的AD采样端口，当IGBT温度过高时停止供电脉冲发射，对于整流后的直流电压检测，采用电阻分压后经线性光耦TLP521‑2隔离，接到PICl8F458的AD采样端口，电流检测通过0~20A量程的霍尔电流传感器GD‑LSP3‑10A实现，电流信号既是控制发射功率的反馈信号，也是在电流过大时控制器停止电路工作的报警信号；所述无线供电发射天线系由漆包线沿墙壁环绕敷设3圈形成，与之相配的谐振电容为0.01μF；所述终端节点包括终端机、无线供电接收电路和无线供电接收天线；所述基站的无线供电发射电路工作时，其发送的无线供电脉冲能够被所有同一网络内的终端节点同时接收并用于向各自的终端机供电；所述主机和终端机工作时，主机和终端机之间通过Turbo编码实行双向通讯；所述终端节点还包括储能电路，该储能电路能够将接收到的无线供电脉冲储存后用于向终端机短时供电；基站在发送无线供电脉冲后随即发送有识别编码用以指定特定终端机的信号，相应的终端机在接收到识别编码后即启动，进入正常工况；所述主机使用单片机，其外围功能部件设有通讯芯片，用以实现和无线供电发射电路控制器之间的通讯；主机由市电降压整流后的稳压电源供电；所述主机的信号收发天线采用2.4GHz全向天线；所述终端机设有自带的电源或连接有外置电源，当终端机启动后处于正常工况时由自带或外置电源供电；所述主机的无线供电脉冲发射、所述终端机的无线供电脉冲接收均采用不同于信号天线的另一套天线；所述无线供电脉冲的发射天线固定安装在可覆盖所有终端节点的区域内；该无线脉冲供电启动的通讯系统的工作过程如下：当基站中的主机需要与终端机通讯时，首先向单片机PIC18F458发出指令，该单片机将向IGBT驱动模块发出PWM信号，启动IGBT管工作，振荡产生80~100kHz的高频电磁场通过供电发射天线发射，所有处在供电发射天线覆盖范围内的终端节点的供电接收天线都能在此电磁场中感应出电压，通过整流电路向储能电容快速充电，电容中储存的电能经由稳压电路向终端机供电，终端机在得到电能供给的情况下即可与主机间通讯，发送或接收数据，如果终端机自带有电池一类的电源，则在启动通讯后由主机指令其转成电池供电，以免长时间依靠无线供电而耗费电力。