基于光電加密的磁共振耦合式無(wú)線充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線充電技術(shù)以及可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于光電加密的 磁共振耦合式無(wú)線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁波是現(xiàn)代通訊技術(shù)的基本媒介，它能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的承載與傳 送?？梢?jiàn)光作為電磁波的一種不僅具備了上述優(yōu)點(diǎn)，還具備了其他波段的電磁波所不具備 的下述特點(diǎn)，使其具有應(yīng)用于加密技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。首先，可見(jiàn)光傳播的直線性與定向性較 好，便于定向傳送信息；其次，可見(jiàn)光不會(huì)穿透墻壁。這意味著可見(jiàn)光用于通信領(lǐng)域時(shí)的安 全性較高，運(yùn)用可見(jiàn)光加密的信息將更便于控制以及限制其傳送范圍；最后，可見(jiàn)光是目前 人類所應(yīng)用最廣泛的一種電磁波，這將利于該項(xiàng)技術(shù)的普及。除此而外，可見(jiàn)光用于無(wú)線 通訊的實(shí)現(xiàn)方式也較為簡(jiǎn)便且成本較低，利用LED的亮滅分別表示' Γ、'0'，則快速的亮滅 就相當(dāng)于發(fā)出了一組二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)，使用光電二極管和小型單片機(jī)即可識(shí)別該數(shù)字信 號(hào)。綜上所述，可見(jiàn)光是加密信息的一種理想載體。
[0003] 隨著各類電子設(shè)備的普及即現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線能量傳輸技術(shù)已趨于成 熟。作為能量傳輸效率最高并且傳輸距離最遠(yuǎn)的一種傳輸方式，磁共振耦合無(wú)線能量傳輸 技術(shù)正在逐漸為人們所接受，但其在技術(shù)方面仍有許多不足之處有待完善。磁共振耦合式 無(wú)線充電系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)和磁耦合傳輸?shù)墓ぷ髟恚麄€(gè)系統(tǒng)大致由初級(jí)、次級(jí)線圈以 及磁芯等三部分組成。工作時(shí)，在初級(jí)線圈的兩端加上一定頻率的交變電場(chǎng)時(shí)，磁芯會(huì)感應(yīng) 出相應(yīng)的交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)作用于次級(jí)線圈使之產(chǎn)生與初級(jí)線圈兩端電磁信號(hào)相同頻率的 交流電壓，即可完成從初級(jí)線圈到裝有次級(jí)線圈的電子設(shè)備的無(wú)線能量傳輸。目前該系統(tǒng) 在能量傳輸?shù)陌踩匀杂星啡?，任何電子設(shè)備只需放置在指定區(qū)域即可獲取能量。這將對(duì) 能量傳輸?shù)亩ㄏ蛐砸约靶试斐刹焕绊憽?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空白，本發(fā)明的目的是提供一種基于光電加密的磁共振耦合式無(wú) 線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)光電技術(shù)為傳遞的電能進(jìn)行加密，使之在可見(jiàn)光能夠傳播的特定 范圍內(nèi)被授權(quán)設(shè)備解密同時(shí)接收，同時(shí)未獲得密鑰的未授權(quán)設(shè)備將無(wú)法進(jìn)行充電。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供基于光電加密的磁共振耦合式無(wú) 線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)與便攜式充電設(shè)備相連接，其中：該系統(tǒng)包括有待解密原邊電路以及 負(fù)載電路；所述待解密原邊電路包括有電信號(hào)加密單元、電信號(hào)控制LED光頻率信號(hào)單元 以及特定頻率LED發(fā)光單元和原邊發(fā)射線圈依順序連接，待解密原邊電路經(jīng)集成封裝成為 LED無(wú)線加密充電板；
[0006] 所述負(fù)載電路包括有LED光信號(hào)頻率解碼單元、單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組以及可調(diào)控電容 陣列單元依順序連接，負(fù)載電路經(jīng)集成封裝成為集成充電環(huán)。
[0007] 所述原邊發(fā)射線圈與負(fù)載電路通過(guò)電磁耦合連接進(jìn)行電磁能量的加密傳輸，所述 電信號(hào)加密單元通過(guò)單片機(jī)編程進(jìn)行一次線性加密生成頻率密鑰，將頻率密鑰生成的頻率 秘鑰函數(shù)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)傳送到LED光信號(hào)頻率解碼單元，同時(shí)將生成的頻率密鑰傳送至電 信號(hào)控制LED光信號(hào)頻率單元，電信號(hào)控制LED光信號(hào)頻率單元將頻率密鑰轉(zhuǎn)化為閃爍頻 率，再將閃爍頻率告知特定頻率LED發(fā)光單元，同時(shí)電信號(hào)加密單元將生成的頻率密鑰傳 送給MOSFET控制逆變器，MOSFET控制逆變器將原邊發(fā)射線圈的頻率調(diào)整至與頻率密鑰對(duì) 應(yīng)的頻率。
[0008] 待解密原邊電路與負(fù)載電路通過(guò)電信號(hào)加密單元、電信號(hào)控制LED光頻率信號(hào)單 元、特定頻率LED發(fā)光單元以及LED光信號(hào)頻率解碼單元進(jìn)行充電請(qǐng)求信息與密鑰信息的 傳遞。
[0009] 所述負(fù)載電路的頻率感光區(qū)域從特定頻率LED發(fā)光單元感知閃爍頻率密鑰信息， 并得到的閃爍頻率傳送給LED光信號(hào)頻率解碼單元，LED光信號(hào)頻率解碼單元根據(jù)所得頻 率密鑰和感光區(qū)域從特定頻率LED發(fā)光單元感知的閃爍頻率解碼出原邊發(fā)射線圈的開(kāi)關(guān) 頻率，并傳遞給單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組，單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組調(diào)節(jié)可調(diào)控電容陣列單元的電容值，使得 負(fù)載回路的諧振頻率與所得開(kāi)關(guān)頻率相同，這樣待解密原邊電路與負(fù)載電路之間做到電能 的光電加密傳輸。
[0010] 集成充電環(huán)還包括有充電接口、感應(yīng)線圈以及集成芯片組，所述感應(yīng)線圈作為集 成充電環(huán)的主體部分，感應(yīng)線圈背端連接集成芯片組，集成芯片組（14)與置于集成充電環(huán) 前端的充電接口相連。使用時(shí)感應(yīng)線圈的正面與原邊發(fā)射線圈的位置垂直對(duì)應(yīng)，以保證最 佳的充電效率；集成芯片組包括有和整流器連接的LED光信號(hào)頻率解碼單元、可調(diào)控電容 陣列單元從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電路的集成化。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為以下兩點(diǎn)。首先，本發(fā)明提出的基于可見(jiàn)光無(wú)線通訊的電信 號(hào)加密系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)待加密電信號(hào)能量通過(guò)LED可見(jiàn)光傳遞來(lái)增加其安全性使授權(quán)負(fù)載 得到電能，未授權(quán)的非法用戶無(wú)法得到，這將對(duì)無(wú)線能量傳輸?shù)陌踩杂休^高提升。在給 手機(jī)進(jìn)行的無(wú)線光電加密充電中被授權(quán)的手機(jī)可以獲得經(jīng)整流器單元整流的接近5V的電 壓，而未被授權(quán)的手機(jī)獲得的經(jīng)整流器單元整流的電壓近似0V。其次，該光電加密方式由 于LED燈的應(yīng)用，使其相比較于市面上大多數(shù)的無(wú)線充電板可以讓用戶在黑暗的環(huán)境中方 便的使用，加強(qiáng)了無(wú)線充電板在夜間的用戶體驗(yàn)。整個(gè)系統(tǒng)具備較佳的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的基于可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)電信號(hào)加密的磁共振耦合能量加密系統(tǒng)的電路 拓?fù)鋱D；
[0013] 圖2為本發(fā)明的基于可見(jiàn)光實(shí)現(xiàn)電信號(hào)加密的磁共振耦合能量加密系統(tǒng)的構(gòu)思 結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明的可調(diào)控的電容陣列的示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明的無(wú)線充電裝置板的示意圖；
[0016] 圖5為本發(fā)明的集成充電環(huán)的示意圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明的集成充電環(huán)與充電板接觸面的放大示意圖；
[0018] 圖7為本發(fā)明的集成充電環(huán)不與充電板接觸面的放大示意圖。
[0019] 1、待解密原邊電路2、負(fù)載電路3、電信號(hào)加密單元
[0020] 4、電信號(hào)控制LED光信號(hào)頻率單元5、特定頻率LED發(fā)光單元
[0021] 6、LED光信號(hào)頻率解碼單元7、可調(diào)控電容陣列單元
[0022] 8、單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組9、保險(xiǎn)絲10、原邊發(fā)射線圈11、便攜式充電設(shè)備
[0023] 12、LED發(fā)光板13、集成充電環(huán)14、集成芯片組
【具體實(shí)施方式】
[0024] 結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無(wú)線加密充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行描述。
[0025] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無(wú)線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想在于利用磁共 振耦合無(wú)線充電的頻率諧振特性，首次利用光電加密的方式對(duì)頻率進(jìn)行加密，保證了最優(yōu) 諧振頻率只能夠被授權(quán)用戶解密，同時(shí)應(yīng)用光電加密技術(shù)，以LED閃爍頻率作為加密媒介， 在實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量加密的同時(shí)確保本系統(tǒng)具備較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。原邊發(fā)射線圈10與負(fù)載 電路2通過(guò)電磁耦合連接進(jìn)行電磁能量的加密傳輸。所述待加密的原邊電路與負(fù)載電路通 過(guò)諧振電感的電磁耦合連接進(jìn)行能量的傳遞。所述待加密的原邊電路與負(fù)載電路間信息光 電加密的方式進(jìn)行頻率信號(hào)、密鑰信息與能量的傳輸，從而達(dá)到既定效果。
[0026] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無(wú)線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是，該系統(tǒng)與便攜式充 電設(shè)備相連接，該系統(tǒng)包括有待解密原邊電路1以及負(fù)載電路2 ;所述待解密原邊電路1包 括有電信號(hào)加密單元3、電信號(hào)控制LED光頻率信號(hào)單元4以及特定頻率LED發(fā)光單元5和 原邊發(fā)射線圈10依順序連接，待解密原邊電路1經(jīng)集成封裝成為L(zhǎng)ED無(wú)線加密充電板；
[0027] 所述負(fù)載電路2包括有LED光信號(hào)頻率解碼單元6、單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組8以及可調(diào)控 電容陣列單元7依順序連接，負(fù)載電路2經(jīng)集成封裝成為集成充電環(huán)13。
[0028] 所述原邊發(fā)射線圈10與負(fù)載電路2通過(guò)電磁耦合連接進(jìn)行電磁能量的加密傳輸， 所述電信號(hào)加密單元3通過(guò)單片機(jī)編程進(jìn)行一次線性加密生成頻率密鑰，將頻率密鑰生成 的頻率秘鑰函數(shù)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)傳送到LED光信號(hào)頻率解碼單元6,同時(shí)將生成的頻率密鑰 傳送至電信號(hào)控制LED光信號(hào)頻率單元4,電信號(hào)控制LED光信號(hào)頻率單元4將頻率密鑰轉(zhuǎn) 化為閃爍頻率，再將閃爍頻率告知特定頻率LED發(fā)光單元5,同時(shí)電信號(hào)加密單元3將生成 的頻率密鑰傳送給MOSFET控制逆變器，MOSFET控制逆變器將原邊發(fā)射線圈（10)的頻率調(diào) 整至與頻率密鑰對(duì)應(yīng)的頻率。
[0029] 待解密原邊電路1與負(fù)載電路2通過(guò)電信號(hào)加密單元3、電信號(hào)控制LED光頻率信 號(hào)單元4、特定頻率LED發(fā)光單元5以及LED光信號(hào)頻率解碼單元6進(jìn)行充電請(qǐng)求信息與密 鑰信息的傳遞。
[0030] 所述負(fù)載電路2的頻率感光區(qū)域從特定頻率LED發(fā)光單元5感知閃爍頻率密鑰信 息，并得到的閃爍頻率傳送給LED光信號(hào)頻率解碼單元6, LED光信號(hào)頻率解碼單元6根據(jù) 所得頻率密鑰和感光區(qū)域從特定頻率LED發(fā)光單元5感知的閃爍頻率解碼出原邊發(fā)射線圈 10的開(kāi)關(guān)頻率，并傳遞給單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組8,單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組8調(diào)節(jié)可調(diào)控電容陣列單元7 的電容值，使得負(fù)載回路2的諧振頻率與所得開(kāi)關(guān)頻率相同，這樣待解密原邊電路1與負(fù)載 電路2之間做到電能的光電加密傳輸；
[0031] 集成充電環(huán)13還包括有充電接口、感應(yīng)線圈以及集成芯片組14,所述感應(yīng)線圈作 為集成充電環(huán)13的主體部分，感應(yīng)線圈背端連接集成芯片組14,集成芯片組14與置于集成 充電環(huán)13前端的充電接口相連。使用時(shí)感應(yīng)線圈的正面與原邊發(fā)射線圈10的位置垂直對(duì) 應(yīng)，以保證最佳的充電效率；集成芯片組14包括有和整流器連接的LED光信號(hào)頻率解碼單 元6、可調(diào)控電容陣列單元7從而實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電路2的集成化。
[0032] 所述特定頻率LED發(fā)光單元5中的LED燈采用護(hù)眼的LED作為發(fā)射源，便于在黑 暗中使用。
[0033] 所述單片機(jī)控開(kāi)關(guān)組8和保險(xiǎn)絲9連接形成繼電保護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)單片機(jī)控制開(kāi)關(guān) 組8的閉與合，使不同數(shù)值電容并聯(lián)使用，得到所需要的特定電容值。
[0034] 所述原邊發(fā)射線圈10封裝于待解密原邊電路1集成構(gòu)成的LED無(wú)線加密充電板 中，LED無(wú)線加密充電板外殼采用防水防潮的材料，對(duì)原邊發(fā)射線圈10形成保護(hù)作用。
[0035] 所述集成充電環(huán)13通過(guò)前端的充電接口與便攜式充電設(shè)備11相連。
[0036] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無(wú)線充電系統(tǒng)功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0037] 如圖1所示，本發(fā)明的基于光電加密技