激光無(wú)線充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用激光實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，智能手機(jī)的普及帶動(dòng)了無(wú)線充電的發(fā)展，目前，公知的無(wú)線充電是利用近場(chǎng)感應(yīng)，也就是通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合，由供電設(shè)備(充電器)將能量傳送至接收電能的裝置，該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。由于充電器與用電裝置之間以電磁場(chǎng)耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無(wú)導(dǎo)電接點(diǎn)外露，給使用者帶來(lái)了一定便利，但這類(lèi)無(wú)線充電的傳輸距離很近，距離稍遠(yuǎn)效率就會(huì)急劇下降，并且存在一定的電磁輻射。遠(yuǎn)程無(wú)線電力傳輸可采用微波或激光作載體，即發(fā)射端將電能轉(zhuǎn)化為微波或激光能量發(fā)射到接收端，接收端再將微波或激光轉(zhuǎn)化為電能，微波是波長(zhǎng)介于無(wú)線電波和紅外線輻射之間的電磁波，微波輸電的優(yōu)點(diǎn)是穿透性好，適合遠(yuǎn)程傳輸，缺點(diǎn)是發(fā)射和接受裝置龐大，不適合便攜式和對(duì)發(fā)射、接收裝置要求輕便的設(shè)備使用。激光具有方向性好、發(fā)散角小、無(wú)電磁污染等優(yōu)異特性，隨著激光應(yīng)用的日漸成熟，激光開(kāi)始被應(yīng)用于無(wú)線充電中。激光無(wú)線充電技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸效率高、接收裝置小、適合小型電子設(shè)備使用。專(zhuān)利CN204012770U的具有保護(hù)措施的遠(yuǎn)距離激光充電設(shè)備采用了多個(gè)特定頻率的光傳感器和對(duì)應(yīng)的多個(gè)特定頻率的光源來(lái)判定是否對(duì)正，此方法對(duì)準(zhǔn)難度較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于設(shè)備小型化；多個(gè)特定頻率的光源安裝在激光接受器周?chē)?，需要消耗受供方電能?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于對(duì)準(zhǔn)、效率較高的激光無(wú)線充電裝置。本發(fā)明不但能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電能傳輸，還能給移動(dòng)中的終端設(shè)備充電。與現(xiàn)有的激光電能傳輸技術(shù)相比，本發(fā)明能精確自動(dòng)跟蹤移動(dòng)中的終端設(shè)備。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種激光無(wú)線充電裝置，包括激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，激光接收裝置接收激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光，將所接受的激光轉(zhuǎn)換為電能輸出，為終端設(shè)備充電提供電能。激光發(fā)射裝置和激光接收裝置遠(yuǎn)距離布置，兩個(gè)裝置之間的距離可以為幾米到幾十米。
[0006]所述激光發(fā)射裝置包括主激光光源、輔助激光光源、四象限光電探測(cè)器、控制電路和云臺(tái)、主激光光源連接。主激光光源用于發(fā)射用于光電轉(zhuǎn)換的大功率激光，輔助激光光源用于發(fā)射對(duì)準(zhǔn)激光。所述的大功率激光和對(duì)準(zhǔn)激光的波長(zhǎng)不同。四象限光電探測(cè)器用于探測(cè)輔助激光，檢測(cè)反射的輔助激光是否對(duì)準(zhǔn)了角反射器?？刂齐娐放c云臺(tái)、主激光光源連接，用于讀取四象限光電探測(cè)器的激光強(qiáng)度信號(hào)，邏輯判斷輔助激光是否對(duì)準(zhǔn)，并調(diào)整云臺(tái)，開(kāi)關(guān)主激光光源。主激光光源處于激光發(fā)射裝置中心位置，輔助激光光源和四象限光電探測(cè)器緊鄰主激光光源布置，輔助激光光源和四象限光電探測(cè)器以主激光光源為中心對(duì)稱(chēng)布置。所述主激光光源、輔助激光光源、四象限光電探測(cè)器及控制電路安裝在云臺(tái)上，主激光光源、輔助激光光源和四象限光電探測(cè)器的水平和垂直方位由云臺(tái)控制。
[0007]所述激光接收裝置包括光電轉(zhuǎn)換器、角反射器、電壓變換電路和終端設(shè)備。所述光電轉(zhuǎn)換器位于激光接收裝置的中心。所述角反射器緊鄰光電轉(zhuǎn)換器布置，或置于光電轉(zhuǎn)換器的中心。所述激光接收裝置和終端設(shè)備通過(guò)電壓變換電路聯(lián)接，電壓變換電路將激光接收裝置輸出的電壓調(diào)整到終端設(shè)備充電允許的電壓范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備的安全充電。
[0008]工作時(shí)，激光發(fā)射裝置和激光接收裝置之間不能有障礙物遮擋。輔助激光光源發(fā)射的激光到達(dá)激光接收裝置上的角反射器時(shí)，被角反射器沿原光路反射回來(lái)，進(jìn)入四象限光電探測(cè)器。四象限光電探測(cè)器用于檢測(cè)反射的輔助激光是否對(duì)準(zhǔn)了角反射器，只有當(dāng)其中的四個(gè)探測(cè)器接收到的輔助激光強(qiáng)度一致時(shí)，控制電路才能作出輔助激光對(duì)準(zhǔn)的判斷。一旦判斷對(duì)準(zhǔn)，說(shuō)明主激光對(duì)準(zhǔn)了激光接收裝置的光電轉(zhuǎn)換器，控制電路則開(kāi)啟主激光光源向光電轉(zhuǎn)換器發(fā)射激光。一旦在激光發(fā)射裝置和激光接收裝置之間存在障礙物擋住激光，例如人的部分肢體、衣物、任何不透光物體，輔助激光到角反射器再到四象限光電探測(cè)器的激光光路被阻斷，控制電路判斷輔助激光沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)角反射器則自動(dòng)切斷主激光光源。
[0009]所述的主激光光源為功率大于2W發(fā)散角小于2mrad的準(zhǔn)直光源，為避免對(duì)人眼造成刺激，波長(zhǎng)范圍選擇在780nm-980nm之間的紅外波段。該光譜波段也是光電池較為敏感的波段，在此波長(zhǎng)范圍光電池有較好的光電轉(zhuǎn)換效率，光源種類(lèi)根據(jù)不同的功率要求可以使用半導(dǎo)體激光器或光纖耦合激光器。
[0010]所述輔助激光光源為功率小于10mW發(fā)散角大于30度光源，波長(zhǎng)范圍為635nm-660nm。光源種類(lèi)為半導(dǎo)體激光器。為了提高抗干擾能力，對(duì)光源進(jìn)行了調(diào)制，調(diào)制頻率為 1KHZ-1OOKHZ。
[0011]所述四象限光電探測(cè)器為十字分割的圓形硅光電池，也可以使用四個(gè)或四個(gè)以上的獨(dú)立光電探測(cè)器，分別探測(cè)上、下、左、右方向的光能分布。探測(cè)器感光面覆蓋有635nm-660nm窄帶濾光片，用以濾除環(huán)境光和主激光光源，使其只對(duì)輔助光源敏感。
[0012]所述光電轉(zhuǎn)換器用于將接受到的激光光能轉(zhuǎn)換成電能輸出，根據(jù)波長(zhǎng)選擇的不同，所述光電轉(zhuǎn)換器可以選擇硅太陽(yáng)能電池、砷化鎵太陽(yáng)能電池或碲化鎘太陽(yáng)能電池，以取得最佳效率。
[0013]所述角反射器相當(dāng)于三塊相互垂直的平面反射鏡，無(wú)論光線從哪個(gè)方向射向它，可經(jīng)兩次或最多三次反射，它都能將入射光線逆原方向反射回去，角反射器用于將部分輔助激光光源逆原方向返回，以便被四象限光電探測(cè)器接收。
[0014]所述的云臺(tái)為二維云臺(tái)，水平轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為360度，俯仰角自由度為60度，云臺(tái)在控制電路驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)激光發(fā)射裝置作水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，使其對(duì)準(zhǔn)激光接收裝置。
[0015]本發(fā)明工作過(guò)程如下:
[0016]工作時(shí)先開(kāi)啟輔助激光光源，輔助激光光源發(fā)出的部分光照到角反射器，并逆其原方向返回，被四象限光電探測(cè)器接收。四象限探測(cè)器表面覆蓋有窄帶濾光片，能濾除環(huán)境光和干擾光，只對(duì)輔助激光光源敏感?？刂齐娐犯鶕?jù)四象限光電探測(cè)器的光能分布情況驅(qū)動(dòng)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)探測(cè)器左側(cè)輸出高于右側(cè)時(shí)，云臺(tái)右轉(zhuǎn)，當(dāng)探測(cè)器左側(cè)輸出低于右側(cè)時(shí)，云臺(tái)左轉(zhuǎn)，垂直方向同理。當(dāng)四象限光電探測(cè)器的上、下、左、右四個(gè)部分輸出一致時(shí)，激光發(fā)射裝置和激光接收裝置對(duì)正，此時(shí)主激光光源開(kāi)啟。激光接收裝置接收到激光，其光電轉(zhuǎn)換器將激光光能轉(zhuǎn)換成電能輸出，實(shí)施遠(yuǎn)距離無(wú)線供電。激光接收裝置輸出的電能通過(guò)電壓變換電路將電壓調(diào)整到終端設(shè)備充電允許的電壓范圍，對(duì)與電壓變換電路連接的終端設(shè)備安全充電。若四象限光電探測(cè)器的四個(gè)部分輸出不一致或其中任一部分光電流為零時(shí)，主激光光源均不開(kāi)啟，起到保護(hù)的作用，防止有障礙物或人體進(jìn)入主激光和激光接收裝置之間時(shí)，主激光對(duì)障礙物或人體造成損傷。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線供電，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)準(zhǔn)容易、迅速，效率較高，并可以對(duì)移動(dòng)中的終端設(shè)備供電。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1a是本發(fā)明激光接收裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖1b是本發(fā)明激光發(fā)射裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:I激光發(fā)射裝置，2激光接收裝置，3云臺(tái)，11主激光光源，12輔助激光光源，13四象限光電探測(cè)器，21光電轉(zhuǎn)換器，22角反射器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]—種激光無(wú)線充電裝置，包括激光發(fā)射裝置I和激光接收裝置2。激光接收裝置2接收激光發(fā)射裝置I發(fā)射的激光，將所接收的激光轉(zhuǎn)換為電能輸出，為終端設(shè)備充電提供電能。
[0023]如圖1