一种无线传感器网络节点的移动式无线充供电方法

摘要

一种无线传感器网络节点的移动式无线充供电方法，设有无线充供电小车和无线充供电接收节点组成的无线传感器网络电能传输系统。无线充供电小车设有控制处理器、电能收集模块、无线充供电发射模块、用于充供电信息交互的无线通信模块和小车自身运动传动机构。电能收集模块设有外部能量收集、转换模块和蓄电池；无线充供电发射模块设有定频发生电路、功率放大电路、能量发射天线。无线充供电接收节点包括节点处理器、电能接收天线、整流电路、充供电电压检测电路、充供电电路和与小车的无线通信模块对应交互的无线通信模块。通过控制处理器控制小车的原地旋转和能量发射线圈的俯仰旋转找到发射线圈和接收线圈的最佳耦合位置，得到最大无线充供电效率。

主权项

一种无线传感器网络节点的移动式无线充供电方法，设有无线充供电小车和无线传感器网络无线充供电接收节点组成的无线传感器网络电能传输系统，其特征在于：无线充供电小车设有控制处理器以及受控制处理器控制的电能收集模块、无线充供电发射模块、用于与无线充供电接收节点进行充供电信息实时交互的无线通信模块和小车自身运动传动机构，其中：控制处理器系含有A/D转换模块的低功耗的处理器；电能收集模块设有外部能量收集、转换模块和蓄电池；无线充供电发射模块设有定频发生电路、功率放大电路、能量发射天线，定频发生和功率放大电路系由开关控制产生固定频率功率信号并进行功率放大的电路，能量发射天线系由控制处理器控制的单自由度旋转饼状一维线圈；无线传感器网络无线充供电接收节点包括节点处理器、电能接收天线、整流电路、充供电电压检测电路、充供电电路和与无线充供电小车无线通信模块对应交互的无线通信模块，电能接收天线系饼状一维线圈；在节点电池容量低于设定值时，节点处理器产生一个外部中断，通过节点无线通信模块向无线充供电小车发送无线充供电请求，无线充供电小车的无线通信模块接受到请求信号后输出至控制处理器，控制处理器定位无线充供电接收节点的位置并发出指令给小车自身运动传动机构，小车按控制处理器计算得到的规定路径移动至充供电接收节点周围，定频、功率输出信号至能量发射天线，然后控制处理器控制小车进行原地旋转运动，调节发射线圈与接收线圈的水平夹角，无线充供电接收节点的电能接收天线感应接收到的充供电电流、电压，电压检测电路对接收到的充供电电压进行检测，当电路检测到最大电压后，通过无线通信模块向无线充供电小车发送停止小车旋转信号，无线充供电小车的控制处理器通过无线通信模块接受到该信息后控制小车停止运动，再由控制处理器控制发射线圈沿水平中心线俯仰旋转，改变发射线圈与接收线圈的俯仰夹角，无线充供电接收节点的电压检测电路检测到最大电压后，通过无线通信模块向无线充供电小车发送停止发射线圈旋转信号，无线充供电小车控制处理器通过无线通信模块接受到该信息后控制小车停止运动，通过小车的原地旋转运动和发射线圈的俯仰运动共同调整找到发射线圈和接收线圈最佳耦合位置；当无线充供电接收节点的电池容量已满时，节点处理器又产生一个外部中断，通过无线通信模块向无线充供电小车发送停止无线充供电信号，小车接收到此信号后，停止发射能量电磁场，继续进行电能收集，一个无线充供电过程结束。