一种无线传感器网络节点的无线充供电方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络节点无线充供电方法，设有充供电主机和节点充供电从机组成的无线电能传输系统，充供电主机具有能量发射电路，其发射频率和功率可调，发射电流可测，发射天线可旋转，节点充供电从机具有无线耦合接收电路，具有多向耦合接收天线、充供电电压检测电路、升压电路。通过发射频率扫描并检测发射电流找到发射电路和接收电路间最佳耦合频率和最佳发射功率，通过充供电天线旋转找到发射天线和接收天线的最佳耦合方向。通过无线通信通道交换充供电信息，确定主机和从机间是否需要进行充供电、以及充供电的频率和功率、发射天线的方向，从而避免无从机充供电时空载能源浪费，无线充供电的效率高、距离远和速度快。

主权项

一种无线传感器网络节点的无线充供电方法，其特征在于：设有充供电主机和传感器网络节点充供电从机组成的无线传感器网络电能传输系统，其中：充供电主机包括控制处理器、扫描频率源、能量发射天线和用于与传感器网络节点充供电从机进行充供电信息实时交互的无线通信模块，控制处理器系含有A/D转换模块的低功耗的处理器，扫描频率源系由控制处理器控制的压控振荡器，能量发射天线系由控制处理器控制的三维空间旋转饼状一维线圈；传感器网络节点充供电从机包括节点处理器、多向耦合能量接收天线、整流电路、充供电电压检测电路、充供电电路和与充供电主机无线通信模块对应交互的无线通信模块，多向耦合能量接收天线系三个按正交方向布置的线圈组合；当节点电池电压低于设定值时，节点处理器产生一个外部中断，通过与充供电主机无线通信模块对应交互的无线通信模块向充供电主机发送充供电请求，充供电主机通过与传感器网络节点充供电从机进行充供电信息实时交互的无线通信模块接收到传感器网络节点充供电从机的充供电请求信号后发送到控制处理器，控制处理器和锯齿波发生电路组成扫描频率源的控制电路，扫描频率源的调制电压由控制处理器控制，启动锯齿波信号发生电路输出扫频信号至扫描频率源，扫描频率源输出变频交流电信号至能量发射天线，同时，控制处理器对扫描频率源输出的变频交流电信号采样并驱动能量发射天线三维空间旋转，能量发射天线产生频率变化的能量磁场；传感器网络节点充供电从机的多向耦合能量接收天线置于充供电主机发送的能量磁场范围内，感应接收到充供电电压、电流，传感器网络节点充供电从机的充供电电压检测电路对接收到的充供电电压进行检测，当检测到最大电压时，通过与充供电主机无线通信模块对应交互的无线通信模块向充供电主机的无线通信模块发送信息，充供电主机的控制处理器对能量发射天线的旋转角度和扫描频率源的输出频率进行定位；当节点电池电压到达设定值时，节点处理器又产生一个外部中断，通过与充供电主机无线通信模块对应交互的无线通信模块向充供电主机发送停止供电信号，充供电主机接收到此信号后，控制处理器进入休眠，一个充供电过程结束。