基于光電加密的磁共振耦合式無線充電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線充電技術以及可見光通信技術領域，特別是一種基于光電加密的 磁共振耦合式無線充電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 電磁波是現(xiàn)代通訊技術的基本媒介，它能夠較好的實現(xiàn)對各類信息的承載與傳 送?？梢姽庾鳛殡姶挪ǖ囊环N不僅具備了上述優(yōu)點，還具備了其他波段的電磁波所不具備 的下述特點，使其具有應用于加密技術領域的優(yōu)勢。首先，可見光傳播的直線性與定向性較 好，便于定向傳送信息；其次，可見光不會穿透墻壁。這意味著可見光用于通信領域時的安 全性較高，運用可見光加密的信息將更便于控制以及限制其傳送范圍；最后，可見光是目前 人類所應用最廣泛的一種電磁波，這將利于該項技術的普及。除此而外，可見光用于無線 通訊的實現(xiàn)方式也較為簡便且成本較低，利用LED的亮滅分別表示' Γ、'0'，則快速的亮滅 就相當于發(fā)出了一組二進制的數(shù)字信號，使用光電二極管和小型單片機即可識別該數(shù)字信 號。綜上所述，可見光是加密信息的一種理想載體。
[0003] 隨著各類電子設備的普及即現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，無線能量傳輸技術已趨于成 熟。作為能量傳輸效率最高并且傳輸距離最遠的一種傳輸方式，磁共振耦合無線能量傳輸 技術正在逐漸為人們所接受，但其在技術方面仍有許多不足之處有待完善。磁共振耦合式 無線充電系統(tǒng)基于電磁感應和磁耦合傳輸?shù)墓ぷ髟?，整個系統(tǒng)大致由初級、次級線圈以 及磁芯等三部分組成。工作時，在初級線圈的兩端加上一定頻率的交變電場時，磁芯會感應 出相應的交變磁場，該磁場作用于次級線圈使之產(chǎn)生與初級線圈兩端電磁信號相同頻率的 交流電壓，即可完成從初級線圈到裝有次級線圈的電子設備的無線能量傳輸。目前該系統(tǒng) 在能量傳輸?shù)陌踩匀杂星啡保魏坞娮釉O備只需放置在指定區(qū)域即可獲取能量。這將對 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 線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過光電技術為傳遞的電能進行加密，使之在可見光能夠傳播的特定 范圍內(nèi)被授權(quán)設備解密同時接收，同時未獲得密鑰的未授權(quán)設備將無法進行充電。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供基于光電加密的磁共振耦合式無 線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)與便攜式充電設備相連接，其中：該系統(tǒng)包括有待解密原邊電路以及 負載電路；所述待解密原邊電路包括有電信號加密單元、電信號控制LED光頻率信號單元 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無線加密充電板；
[0006] 所述負載電路包括有LED光信號頻率解碼單元、單片機控開關組以及可調(diào)控電容 陣列單元依順序連接，負載電路經(jīng)集成封裝成為集成充電環(huán)。
[0007] 所述原邊發(fā)射線圈與負載電路通過電磁耦合連接進行電磁能量的加密傳輸，所述 電信號加密單元通過單片機編程進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)通過藍牙技術傳送到LED光信號頻率解碼單元，同時將生成的頻率密鑰傳送至電 信號控制LED光信號頻率單元，電信號控制LED光信號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，同時電信號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 應的頻率。
[0008] 待解密原邊電路與負載電路通過電信號加密單元、電信號控制LED光頻率信號單 元、特定頻率LED發(fā)光單元以及LED光信號頻率解碼單元進行充電請求信息與密鑰信息的 傳遞。
[0009] 所述負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光信號頻率解碼單元，LED光信號頻率解碼單元根據(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)射線圈的開關 頻率，并傳遞給單片機控開關組，單片機控開關組調(diào)節(jié)可調(diào)控電容陣列單元的電容值，使得 負載回路的諧振頻率與所得開關頻率相同，這樣待解密原邊電路與負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、感應線圈以及集成芯片組，所述感應線圈作為集 成充電環(huán)的主體部分，感應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。使用時感應線圈的正面與原邊發(fā)射線圈的位置垂直對應，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光信號頻率解碼單元、可調(diào)控電容 陣列單元從而實現(xiàn)了負載電路的集成化。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為以下兩點。首先，本發(fā)明提出的基于可見光無線通訊的電信 號加密系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)待加密電信號能量通過LED可見光傳遞來增加其安全性使授權(quán)負載 得到電能，未授權(quán)的非法用戶無法得到，這將對無線能量傳輸?shù)陌踩杂休^高提升。在給 手機進行的無線光電加密充電中被授權(quán)的手機可以獲得經(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燈的應用，使其相比較于市面上大多數(shù)的無線充電板可以讓用戶在黑暗的環(huán)境中方 便的使用，加強了無線充電板在夜間的用戶體驗。整個系統(tǒng)具備較佳的市場競爭力。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的基于可見光實現(xiàn)電信號加密的磁共振耦合能量加密系統(tǒng)的電路 拓撲圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明的基于可見光實現(xiàn)電信號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、負載電路3、電信號加密單元
[0020] 4、電信號控制LED光信號頻率單元5、特定頻率LED發(fā)光單元
[0021] 6、LED光信號頻率解碼單元7、可調(diào)控電容陣列單元
[0022] 8、單片機控開關組9、保險絲10、原邊發(fā)射線圈11、便攜式充電設備
[0023] 12、LED發(fā)光板13、集成充電環(huán)14、集成芯片組
【具體實施方式】
[0024] 結(jié)合附圖對本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無線加密充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進 行描述。
[0025] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無線充電系統(tǒng)的設計思想在于利用磁共 振耦合無線充電的頻率諧振特性，首次利用光電加密的方式對頻率進行加密，保證了最優(yōu) 諧振頻率只能夠被授權(quán)用戶解密，同時應用光電加密技術，以LED閃爍頻率作為加密媒介， 在實現(xiàn)無線能量加密的同時確保本系統(tǒng)具備較強的市場競爭力。原邊發(fā)射線圈10與負載 電路2通過電磁耦合連接進行電磁能量的加密傳輸。所述待加密的原邊電路與負載電路通 過諧振電感的電磁耦合連接進行能量的傳遞。所述待加密的原邊電路與負載電路間信息光 電加密的方式進行頻率信號、密鑰信息與能量的傳輸，從而達到既定效果。
[0026] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是，該系統(tǒng)與便攜式充 電設備相連接，該系統(tǒng)包括有待解密原邊電路1以及負載電路2 ;所述待解密原邊電路1包 括有電信號加密單元3、電信號控制LED光頻率信號單元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LED無線加密充電板；
[0027] 所述負載電路2包括有LED光信號頻率解碼單元6、單片機控開關組8以及可調(diào)控 電容陣列單元7依順序連接，負載電路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與負載電路2通過電磁耦合連接進行電磁能量的加密傳輸， 所述電信號加密單元3通過單片機編程進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)通過藍牙技術傳送到LED光信號頻率解碼單元6,同時將生成的頻率密鑰 傳送至電信號控制LED光信號頻率單元4,電信號控制LED光信號頻率單元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,同時電信號加密單元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) 整至與頻率密鑰對應的頻率。
[0029] 待解密原邊電路1與負載電路2通過電信號加密單元3、電信號控制LED光頻率信 號單元4、特定頻率LED發(fā)光單元5以及LED光信號頻率解碼單元6進行充電請求信息與密 鑰信息的傳遞。
[0030] 所述負載電路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光信號頻率解碼單元6, LED光信號頻率解碼單元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的開關頻率，并傳遞給單片機控開關組8,單片機控開關組8調(diào)節(jié)可調(diào)控電容陣列單元7 的電容值，使得負載回路2的諧振頻率與所得開關頻率相同，這樣待解密原邊電路1與負載 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、感應線圈以及集成芯片組14,所述感應線圈作 為集成充電環(huán)13的主體部分，感應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。使用時感應線圈的正面與原邊發(fā)射線圈10的位置垂直對 應，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光信號頻率解碼單 元6、可調(diào)控電容陣列單元7從而實現(xiàn)了負載電路2的集成化。
[0032] 所述特定頻率LED發(fā)光單元5中的LED燈采用護眼的LED作為發(fā)射源，便于在黑 暗中使用。
[0033] 所述單片機控開關組8和保險絲9連接形成繼電保護結(jié)構(gòu)，通過單片機控制開關 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無線加密充電板 中，LED無線加密充電板外殼采用防水防潮的材料，對原邊發(fā)射線圈10形成保護作用。
[0035] 所述集成充電環(huán)13通過前端的充電接口與便攜式充電設備11相連。
[0036] 本發(fā)明的基于光電加密的磁共振耦合式無線充電系統(tǒng)功能是這樣實現(xiàn)的：
[0037] 如圖1所示，本發(fā)明的基于光電加密技