CN115941040A - 一种基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置 - Google Patents

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CN115941040A CN202310166111.9A CN202310166111A CN115941040A CN 115941040 A CN115941040 A CN 115941040A CN 202310166111 A CN202310166111 A CN 202310166111A CN 115941040 A CN115941040 A CN 115941040A
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Abstract

本发明提供一种基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置,用于根据接受到的光信号提供数据信号输出,包括:光伏型探测器、接收电路、升压电路、充电板块,其中,光伏型探测器与升压电路之间串联有电流感应电阻器,升压电路的输入端与地之间串联有第一电容器。本发明中的基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置将光伏探测器复用于信号接收和能量采集,在对第一电容器充放电的同时,电流感应电阻器上的电流受第一电容器上的电压影响低,与光伏型探测器对接收的光信号的强度变化响应一致性高,在实现能量收集的高效性的同时,保障的通信的可靠性,且电路实现简单有效,有效降低了***空间占用需求,节约了***实现的资源需求。

Description

一种基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域,特别涉及一种基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置。
背景技术
当今世界可见光通信技术(visible light communication,简称VLC)发展迅速,这项技术一般以人眼察觉不到的开关变化频率来进行信息传递。如果使用可见光通信来进行物联网的物与物之间的信息交流,则既可以用光来进行数据传输,也可以收集对应的光能,且这种物联网通信在一些低传输速率下就可以完成信息传递。
配备光伏型探测器的物联网设备不仅能够从LED( lightemitting diode,发光二极管)灯和外界环境收集光能,还可以接收光学编码的信息。
现有技术中,配备光伏型探测器的可见光通信***的接收电路都是以两个分支为架构,一个分支用于数据接收,另一个用于能量收集。在数据接收支路中滤波获得输入电流中的交流信号;在能量收集支路中使用扼流圈电感来滤除有用信号,让直流信号通过。这种方法使***接收的能量被分流至两个分支,使得数据接收和能量收集效率均不理想。
发明内容
基于此,本发明的目的是提供一种基于光伏器件的可见光携能通信电路及装置,以提高可见光通信的能量收集效率和通信质量。
本发明一方面提供一种基于光伏器件的可见光携能通信电路,其根据接受到的光信号提供数据信号输出,包括:
光伏型探测器,用于根据接受的光信号提供电信号;
升压电路,用于根据所述电信号提供充电电压输出;
充电板块,用于根据所述充电电压进行充电以存储能量;
以及,电流感应电阻器,所述电流感应电阻器串联在所述光伏型探测器至所述充电板块的能量输出路径上;
接收电路,与所述电流感应电阻器连接,以根据所述电流感应电阻器两端的电压信号提供所述数据信号;
其中,所述充电板块还用于所述基于光伏器件的可见光携能通信电路的电源供应,所述光信号包括可见光。
可选地,所述升压电路包括:
升压芯片,所述升压芯片的输入引脚为所述升压电路的输入端,所述升压芯片的使能引脚与输入引脚连接,所述升压芯片在其输出引脚提供充电电压输出;
第一电感器,所述第一电感器连接在所述升压芯片的电感引脚与输入引脚之间;
依次串联在所述升压芯片的输出端与地之间的第二电阻器和第三电阻器,所述第二电阻器与所述第三电阻器的中间节点连接至所述升压芯片的反馈引脚;
第二电容器,连接在所述升压芯片的输出引脚与地之间。
可选地,所述接收电路包括:
仪表放大器,用于根据所述电压信号提供第一电压信号;
有源带通滤波器,用于根据所述第一电压信号提供第二电压信号;
比较电路,用于根据所述第二电压信号和预设的参考电平信号提供所述数据信号。
可选地,所述仪表放大器包括:
仪表放大芯片,所述仪表放大器的第一输入引脚和第二输入引脚分别与所述电流感应电阻器的两端连接;
第四电阻器,连接在所述仪表放大器的外部电阻引脚和参考电平引脚之间;
第五电阻器,连接在所述仪表放大器的输出端与参考电平引脚之间。
可选地,所述有源带通滤波器包括依次串联在所述有源带通滤波器的输入端与输出端之间的一阶有源高通滤波电路和二阶有源低通滤波电路,以根据其输入端接收的所述第一电压信号在其输出端提供所述第二电压信号。
可选地,所述比较电路包括:
比较器,用于根据所述第二电压信号和预设的参考电平信号提供所述数据信号;
第十电阻器,连接在所述比较器的输出端与电源之间。
可选地,所述基于光伏器件的可见光携能通信电路还包括参考电平电路,用于提供所述参考电平信号,所述参考电平电路包括:
第六电容器,连接在所述比较器的参考电平信号输入端与地之间;
电位器,串联在电源与地之间,所述电位器的选择端连接至所述比较器的参考电平信号输入端。
可选地,所述光伏型探测器包括串联或并联连接的至少六个光伏元器件。
上述基于光伏器件的可见光携能通信电路在光伏型探测器的能量输出路径上串联电流感应电阻器,该电流感应电阻器响应于光伏型探测器的能量输出路径上的电流强度,在不影响该能量输出路径上的电流特性的情况下感应出电压信号,接收电路根据该电压信号获得光伏型探测器接收的光信号携带的数据信息,避免了接收电路接入额外的电流信号而消耗光伏型探测器的输出能量。本发明的基于光伏器件的可见光携能通信电路将光伏型探测器的输出能量集中于一条能量输出路径上,输出能量通过升压电路存储至充电板块,提高了能量转化存储效率,同时光伏型探测器的光电响应输出特性受接收电路的影响低,在该能量输出路径上的保真度高,可提高电流感应电阻器感应提供的电压信号质量,进而提高通信质量。同时转换存储的能量可用于***自身的工作供电,能量转化存储效率的提高,进一步提高了本发明的基于光伏器件的可见光携能通信电路的能量自给能力,同时更好的供电质量可提高***用电元件的工作可靠性,提高通信可靠性。
根据本发明的另一方面,提供一种基于光伏器件的可见光携能通信装置,包括:
发送模块,用于根据输入数据信号提供光信号输出;
接收模块,用于根据所述发送模块提供的光信号获得与所述输入数据信号匹配的输出数据信号,其中,所述接收模块包括根据本发明第一方面提供的所述基于光伏器件的可见光携能通信电路。
附图说明
图1为本发明实施例中通信装置的结构示意图;
图2为本发明实施例中通信装置的接收模块的结构示意图;
图3为本发明实施例中通信装置的接收模块的电路结构示意图;
图4为本发明实施例中通信装置的接收模块的一种具体参数规格下的带通滤波器的频带图;
图5为本发明实施例中通信装置的接收模块的一种具体参数规格下的部分信号的波形图;
图6为本发明实施例中通信装置的接收模块的一种具体参数规格下的光伏型探测器的两端电压和升压后的电压曲线图。
主要元件符号说明:
升压芯片 U1 仪表放大芯片 U2
第一运算放大器 U3 第二运算放大器 U4
比较器 U5 光伏型探测器 PV
电流感应电阻器 R1 第二电阻器至第十电阻器 R2~R10
电位器 R11 第一电容器至第六电容器 C1~C6
第一电感器 L1  
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1,所示为本发明实施例中的基于光伏器件的可见光携能通信装置1000(在本文中简称通信装置1000),其包括发送模块100和接收模块300(即基于光伏器件的可见光携能通信电路)。
发送模块100包括驱动电路110和发光二极管120,驱动电路110在驱动电流的驱动下,根据输入的数据信号驱动发光二极管120发出相应的可见光信号至接收模块300。
接收模块300主要包括光伏型探测器PV、电流感应电阻器R1、升压电路310、充电板块320、接收电路330。
光伏型探测器PV的阴极接地,阳极连接至电流感应电阻器R1的一端,电流感应电阻器R1的另一端连接至升压电路310,在光伏型探测器PV接收到可见光信号时,其两端产生压降,从而使升压电路310获得电压输入,并升压处理后为充电板块320提供充电电压,充电板块320根据充电电压充电存储能量,其存储的能量可用于接收模块300中的各用电单元的电源供应,便于接收模块300可从接收的光信号或环境光中获得能量补充,降低外部电源的供应需求。
在可选实施例中,通信装置1000还包括对输出数据信号OUT进行解码的解码模块、电源模块等其他模块,充电板块320中存储的能量可用于解码模块、电源模块等其他模块的能源供应。
电流感应电阻器R1的两端连接至接收电路330,使接收电路330可根据电流感应电阻器R1的两端压降获得光伏型探测器PV的光伏感应强度,进而获得接收的光信号的强度特性,处理后获得与输入数据信号匹配的输出数据信号OUT,实现数据的无线传输,实现通信需求。
综上,本发明上述实施例当中的通信装置可降低***储能充电实现组件的空间占用,为通信装置的集成设计提供了便利,且可在多种环境光强度下提高充电储能效果,其自供电能力强,进而可提高通信装置的可靠性、续航力和实用价值。
请参阅图2,所示为本发明实施例的通信装置的接收模块300的结构示意图。
在本实施例中,接收模块300包括光伏型探测器PV、升压电路310、充电板块320、仪表放大器331、有源带通滤波器332、比较电路333,以及电流感应电阻器R1。
其中,仪表放大器331、有源带通滤波器332、比较电路333为接收电路330的具体结构,光伏型探测器PV响应于接收到的光信号,提供电信号输出至升压电路310,电流感应电阻器R1串联在光伏型探测器PV的能量输出路径上,响应于该能量输出路径上的电流,在其两端感应出电压信号。
其中,仪表放大器331接入电流感应电阻器R1两端的电压信号,并进行放大处理,提供第一电压信号至有源带通滤波器332,有源带通滤波器332滤除第一电压信号中的干扰项,获得第二电压信号,比较电路333根据第二电压信号与预设的参考电平信号的比较获得输出数据信号OUT,实现对接收的光信号中包含的数据的解析。
请查阅图3,所示为本发明实施例中通信装置的接收模块300的具体电路结构示意图。
在本发明实施例中的接收模块300中,光伏型探测器PV的阴极接地,阳极连接至电流感应电阻器R1的一端,电流感应电阻器R1的另一端连接至升压电路310的输入端。
在可选实施例中,光伏型探测器PV包括串联或并联连接的至少六个光伏元器件,可以理解,在本申请中,光伏元器件包括但不限于光电池、光电二极管、钙钛矿电池、薄膜太阳能电池、光可控硅、阵列式光电器件等光电转换效率较高的光伏元器件,可提高本发明的通信电路从接收的光信号或环境光信号中获得的能量,提高***的能源自给能力,降低***在远离电网的环境下对电源的需求。
且光伏器件相比于现有技术中常用的PIN管和雪崩二极管等光电转换器件对室外强光具有更强的抗干扰能力,可以适用于多种室外工作环境,即本申请的通信电路可同时适用于室内和室外的工作环境。
升压电路310包括升压芯片U1、第一电容器C1、第二电容器C2、第一电感器L1、第二电阻器R2和第三电阻器R3。升压芯片U1的输入引脚VIN和使能引脚EN连接,对应升压电路310的输入端;第一电容器C1连接在升压芯片U1的输入引脚VIN与地之间;第一电感器L1连接在升压芯片U1的电感引脚L与输入引脚VIN之间;第二电阻器R2和第三电阻器R3依次串联在升压芯片U1的输出引脚VOUT与地之间,第二电阻器R2和第三电阻器R3的中间节点连接至升压芯片U1的反馈引脚FB,以对升压芯片U1的输出电压进行采样并反馈至升压芯片U1,升压芯片U1根据反馈调节输出电压,保障输出电压的稳定性;升压芯片U1的接地引脚GND接地;第二电容器C2连接在升压芯片U1的输出引脚与地之间,以进一步提高升压芯片U1的输出电压的稳定性。
充电板块320的充电端与升压电路310的输出端连接,在升压电路310提供充电电压输出的情况下,可进行充电进而存储能量,其存储的能量可用于接收模块300的电源供应。
仪表放大器331包括仪表放大芯片U2、第四电阻器R4和第五电阻器R5,仪表放大芯片U2的第一输入引脚(仪表放大芯片U2的2号引脚)和第二输入引脚(仪表放大芯片U2的3号引脚)与电流感应电阻器R1的两端连接,仪表放大芯片U2的7号引脚接电源(在本实施例中为3.3V直流电压源),仪表放大芯片U2的4号引脚接地;第四电阻器R4连接在仪表放大芯片U2的外部电阻引脚(仪表放大芯片U2的5号引脚)与参考电平引脚(仪表放大芯片U2的1号引脚)之间,第五电阻器R5连接在仪表放大芯片U2的输出引脚(仪表放大芯片U2的6号引脚)与参考电平引脚(仪表放大芯片U2的1号引脚)之间。
仪表放大芯片U2在其输出引脚6提供第一电压信号,第一电压信号相比于电流感应电阻器R1两端的压降的放大倍率G =5+5(R5/R4),式中,R4为第四电阻器R4的阻值,R5为第五电阻器R5的阻值。在本实施例中,第四电阻器R4和第五电阻器R5设置在仪表放大芯片U2外部,其配置可根据具体需求灵活更改,提高了仪表放大器331的实用性。
在一可选实施例中,仪表放大芯片U2为INA322。
有源带通滤波器332包括依次串联在其输入端与输出端之间的一阶有源高通滤波电路和二阶有源低通滤波电路。
在本实施例中,一阶有源高通滤波电路包括第一运算放大器U3、第三电容器C3、第六电阻器R6、第七电阻器R7。第一运算放大器U3的反相输入端(第一运算放大器U3的2号引脚)与其输出端(第一运算放大器U3的1号引脚)连接,高压偏置端(第一运算放大器U3的8号引脚)接电源,低压偏置端(第一运算放大器U3的4号引脚)接地;第三电容器C3设置在有源带通滤波器332的输入端与第一运算放大器U3的同相输入端(第一运算放大器U3的3号引脚)之间,以接收仪表放大器331提供的第一电压信号;第六电阻器R6和第七电阻器R7依次串联在电源与地之间,第六电阻器R6与第七电阻器R7的中间节点连接至第一运算放大器U3的同相输入端(第一运算放大器U3的3号引脚)。
其中,该一阶有源高通滤波电路的起始频率计算公式为:
其中,f1为一阶有源高通滤波电路的起始频率,r1为第六电阻器R6和第七电阻器R7的并联阻值,c3为第三电容器C3的容值。
在本实施例中,二阶有源低通滤波电路包括第二运算放大器U4、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第四电容器C4、第五电容器C5。第二运算放大器U4的输出端(第二运算放大器U4的1号引脚)与反相输入端(第二运算放大器U4的2号引脚)连接;第八电阻器R8和第九电阻器R9依次串联在第一运算放大器U3的输出端(第一运算放大器U3的1号引脚)与第二运算放大器U4的同相输入端(第二运算放大器U4的3号引脚)之间;第四电容器C4串联在第二运算放大器U4的输出端与第八电阻器R8和第九电阻器R9的中间节点;第五电容器C5串联在第二运算放大器U4的同相输入端与地之间。
其中,该二阶有源低通滤波电路的截止频率计算公式为:
其中,f2为二阶有源低通滤波电路的截止频率,r9是第九电阻器R9的阻值,c5是第五电容器C5的容值,m为第八电阻器R8与第九电阻器R9的阻值比值,n为第四电容器C4与第五电容器C5的容值比值,各参数对应的外部元件相互独立,可方便地根据实际***的需求选择对应的参数的电阻器和电容器。
在一可选实施例中,第一运算放大器U3和第二运算放大器U4为OPA2340型号的放大芯片,可以理解,本发明的具体实施不限于上述的具体芯片选择。
在本实施例中,比较电路333包括比较器U5和第十电阻器R10,比较器U5的同相输入端(比较器U5的1号引脚)与有源带通滤波器332的输出端连接,反相输入端(比较器U5的3号引脚)接入参考电平信号,高压偏置端(比较器U5的5号引脚)接电源,低压偏置端(比较器U5的2号引脚)接地,第十电阻器R10连接在电源与比较器U5的输出端(比较器U5的4号引脚)之间,在比较器U5输出端(比较器U5的4号引脚)提供输出数据信号OUT输出。
在本实施例中,还包括参考电平电路334,该参考电平电路334包括第六电容器C6和电位器R11,电位器R11连接在电源与地之间,第六电容器连接在比较器U5的反相输入端(比较器U5的3号引脚)与地之间,电位器R11的选择端连接至比较器U5的反相输入端,可通过调节电位器R11的选择端调节参考电平电路334提供的参考电平信号的电压,可适用于不同***规格,提高***对仪表放大器331的放大倍率、光伏型探测器PV的光伏感应强度和电流感应电阻器R1的阻值的兼容性,提高***实用性。
请参阅图4,所示为本发明实施例中通信电路的接收模块的一种具体参数规格下的带通滤波器的频带图,其参数规格包括:
R1=1Ω;R2=1MΩ;R3=178kΩ;R4=20kΩ;R5=200kΩ;R6=12MΩ;R7=12MΩ;R8=2.94kΩ;R9=21kΩ;R10=5kΩ;R11=1MΩ;C1=10μF;C2=10μF;C3=100pF;C4=2200pF;C5=470pF;L1=4.7μH;升压芯片U1的芯片型号为TPS61220;仪表放大芯片U2的芯片型号为INA322;第一运算放大器U3、第二运算放大器U4的芯片型号为OPA2340;比较器U5的芯片型号为LMV7011。
根据公式(1)、(2)可得有源带通滤波器332的起始频率和截止频率分别为 f1=265Hz、 f2=20kHz,参照图4,其对应的频点信息(x1,y1)为(265.2835,-3.0484),(x2,y2)为(19.9880,-3.0521),由计算结果可知,通过有源带通滤波器332,可以将外界的极低频和高频噪声给有效滤除,只保留有用信息。
请参阅图5和图6,所示为本发明实施例中通信电路的接收模块的一种具体参数规格下的部分信号的波形图,其中,PV为光伏型探测器PV的两端电压,V4为有源带通滤波器332提供的第二电压信号,OUT为输出数据信号,V1为升压电路310的输出电压。
如图5所示,光伏型探测器PV的输出电压为2.1V(即光伏型探测器PV的阳极与阴极之间的压降),有源带通滤波器332输出的图像有些许失真,经过比较电路333和参考电平电路334之后获得的输出数据信号OUT能够很好的还原出之前的输入数据信号的波形。
如图6所示,本发明的升压电路310可快速将输出电压升压至3.3V,可将其输出电压稳定维持在3.3V左右,且在光伏型探测器PV的输出电压为低电平期间的电压降幅小,可有效保证其对充电板块320的充电效果。
本发明提供的基于光伏器件的可见光携能通信电路可根据接受到的光信号提供数据信号输出,实现可见光携能通信(Simultaneous Visible-light Information andPower Transfer,SVIPT)包括:光伏型探测器,用于根据接受的光信号提供电信号;升压电路,用于根据所述电信号提供充电电压输出;充电板块,用于根据所述充电电压进行充电以存储能量;以及电流感应电阻器,所述电流感应电阻器串联在所述光伏型探测器至所述充电板块的能量输出路径上;
接收电路,与所述电流感应电阻器连接,以根据所述电流感应电阻器两端的电压信号提供所述数据信号;其中,所述充电板块还用于所述基于光伏器件的可见光携能通信电路的电源供应,所述光信号包括可见光。本发明的基于光伏器件的可见光携能通信电路的光伏型探测器仅包括一条能量输出路径,能量转化存储效率高,同时,在该一条能量输出路径上串联电流感应电阻器,电流感应电阻器响应于该能量输出路径上的电流,提供电压信号,使接收电路根据该电压信号获得光伏型探测器接收的光信号所携带的数据信息,实现可见光通信,该接收电路对光伏型探测器的能量输出路径上的直接能量消耗小,使光伏型探测器的输出能量通过升压电路大部分存储至充电板块,能量转化存储效率高。且单能量输出路径上的电信号保真性更好,降低了通信中的数据信号失真率,提高了通信效果。
进一步地,更高的能量转化存储效率使得充电板块可从***接收的光信号中获得更多的能量供应,充电板块存储的能量对***自身的供电能力更强,为***中的接收电路的各用电元件的设计提供了便利。
升压电路的输入端与地之间串联第一电容器,保障升压电路的输入电压,保障了能量收集的可靠性,同时光伏型探测器对第一电容器充放电的过程可保持光伏型探测器响应的电信号的振荡情况,使电流感应电阻器上采样的电压信号与接收到的数据信号高度匹配,实现数据信息的采集,保障通信的可靠性。
升压电路的升压芯片的输出引脚与地之间设置有第二电容器,可进一步稳定升压电路提供的充电电压的稳定性,提高充电效果。
电流感应电阻器串联在光伏型探测器的输出路径上,可简单有效地将光伏感应信号转换为与其两端压降对应的电压信号,以便于处理电路根据该电压信号处理获得***接收的光信号中包含的数据信号。
接收电路依次设置仪表放大器、有源带通滤波器和比较电路,对接收的电压信号依次进行放大、滤波和比较处理,可获得高保真的输出数据信号。
仪表放大器精确性和稳定性高,而第四电阻器和第五电阻器设置在仪表放大芯片外部,通过调节第四电阻器和第五电阻器的阻值可方便灵活地调节仪表放大器的放大倍率,可与多种具体需求灵活匹配,实用性高。
有源带通滤波器包括依次串联在其输入端与输出端之间的一阶有源高通滤波电路和二阶有源低通滤波电路,可有效地将外界的极低频和高频噪声给有效滤除。
根据参考电平电路向比较电路提供参考电平信号,参考电平电路设置电位器,在电位器的选择端提供可调节的参考电平信号,且第六电容器连接在电位器的选择端与地之间,可提高提供的参考电平信号的稳定性,进而提高比较电路的比较结果的可靠性。
本发明还提供一种基于光伏器件的可见光携能通信装置,包括根据输入数据提供光信号输出的发送模块和根据发送模块提供的光信号获得与输入数据信号匹配的输出数据信号的接收模块,其中,该接收模块包括本发明上述提供的基于光伏器件的可见光携能通信电路,可在实现数据采集的同时从接收的光信号中采集并存储能量,其存储能量可用于***的电源供应,可节约资源。其中,接收光信号包括发送模块提供的包含数据的光信号之外,还包括一些环境光,采集存储能量的能量来源不限于此,可以是任意接收光,在本发明中,其至少包括可见光。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于光伏器件的可见光携能通信电路,用于根据接受到的光信号提供数据信号输出,其特征在于,包括:
光伏型探测器,用于根据接受的光信号提供电信号;
升压电路,用于根据所述电信号提供充电电压输出;
充电板块,用于根据所述充电电压进行充电以存储能量;
以及,电流感应电阻器,所述电流感应电阻器串联在所述光伏型探测器至所述充电板块的能量输出路径上;
接收电路,与所述电流感应电阻器连接,以根据所述电流感应电阻器两端的电压信号提供所述数据信号;
其中,所述充电板块还用于所述基于光伏器件的可见光携能通信电路的电源供应,所述光信号包括可见光。
2.根据权利要求1所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,所述升压电路包括:
升压芯片,所述升压芯片的输入引脚为所述升压电路的输入端,所述升压芯片的使能引脚与输入引脚连接,所述升压芯片在其输出引脚提供充电电压输出;
第一电感器,所述第一电感器连接在所述升压芯片的电感引脚与输入引脚之间;
依次串联在所述升压芯片的输出端与地之间的第二电阻器和第三电阻器,所述第二电阻器与所述第三电阻器的中间节点连接至所述升压芯片的反馈引脚;
第二电容器,连接在所述升压芯片的输出引脚与地之间。
3.根据权利要求1所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,所述接收电路包括:
仪表放大器,用于根据所述电流感应电阻器两端的电压信号提供第一电压信号;
有源带通滤波器,用于根据所述第一电压信号提供第二电压信号;
比较电路,用于根据所述第二电压信号和预设的参考电平信号提供所述数据信号。
4.根据权利要求3所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,所述仪表放大器包括:
仪表放大芯片,所述仪表放大器的第一输入引脚和第二输入引脚分别与所述电流感应电阻器的两端连接;
第四电阻器,连接在所述仪表放大器的外部电阻引脚和参考电平引脚之间;
第五电阻器,连接在所述仪表放大器的输出端与参考电平引脚之间。
5.根据权利要求3所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,
所述有源带通滤波器包括依次串联在所述有源带通滤波器的输入端与输出端之间的一阶有源高通滤波电路和二阶有源低通滤波电路,以根据其输入端接收的所述第一电压信号在其输出端提供所述第二电压信号。
6.根据权利要求3所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,所述比较电路包括:
比较器,用于根据所述第二电压信号和预设的参考电平信号提供所述数据信号;
第十电阻器,连接在所述比较器的输出端与电源之间。
7.根据权利要求6所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,所述基于光伏器件的可见光携能通信电路还包括参考电平电路,用于提供所述参考电平信号,所述参考电平电路包括:
第六电容器,连接在所述比较器的参考电平信号输入端与地之间;
电位器,串联在电源与地之间,所述电位器的选择端连接至所述比较器的参考电平信号输入端。
8.根据权利要求1所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路,其特征在于,
所述光伏型探测器包括串联或并联连接的至少六个光伏元器件。
9.一种基于光伏器件的可见光携能通信装置,其特征在于,包括:
发送模块,用于根据输入数据信号提供光信号输出;
接收模块,用于根据所述发送模块提供的光信号获得与所述输入数据信号匹配的输出数据信号,其中,所述接收模块包括根据权利要求1至8任一项所述的基于光伏器件的可见光携能通信电路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116131947A (zh) * 2023-04-14 2023-05-16 南昌大学 一种基于光伏器件的可见光通信装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6307659B1 (en) * 1997-09-24 2001-10-23 Stratos Lightwave, Inc. Optoelectronic transceiver having an adaptable logic level signal detect output
CN1602590A (zh) * 2000-09-21 2005-03-30 互达奇照明***公司 电源线路通信电路
CN103346834A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 上海无线通信研究中心 可见光携能通信***及方法
CN106787098A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 孙勇 一种带有红外控制照明的光伏充电控制***
CN108521166A (zh) * 2018-04-23 2018-09-11 西南大学 一种mppt充电***及充电实现方法
EP3507921A1 (en) * 2016-09-02 2019-07-10 Koninklijke Philips N.V. Optical transceiver, optical system, interventional device and method for supplying energy and returning data
CN111342897A (zh) * 2020-03-06 2020-06-26 沈宏岩 一种弱光探测通信携能***及其传输算法
CN111585652A (zh) * 2020-05-22 2020-08-25 徐州工程学院 一种可见光通信与能量收集***
CN112054502A (zh) * 2020-09-04 2020-12-08 河北工业大学 一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法
CN113162252A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 全球能源互联网欧洲研究院 一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置和***
CN214707538U (zh) * 2021-03-29 2021-11-12 上海新进芯微电子有限公司 一种开关电源及其反馈电压采样控制电路
CN115693983A (zh) * 2022-10-27 2023-02-03 苏州大学 基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6307659B1 (en) * 1997-09-24 2001-10-23 Stratos Lightwave, Inc. Optoelectronic transceiver having an adaptable logic level signal detect output
CN1602590A (zh) * 2000-09-21 2005-03-30 互达奇照明***公司 电源线路通信电路
CN103346834A (zh) * 2013-06-26 2013-10-09 上海无线通信研究中心 可见光携能通信***及方法
EP3507921A1 (en) * 2016-09-02 2019-07-10 Koninklijke Philips N.V. Optical transceiver, optical system, interventional device and method for supplying energy and returning data
CN106787098A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 孙勇 一种带有红外控制照明的光伏充电控制***
CN108521166A (zh) * 2018-04-23 2018-09-11 西南大学 一种mppt充电***及充电实现方法
CN111342897A (zh) * 2020-03-06 2020-06-26 沈宏岩 一种弱光探测通信携能***及其传输算法
CN111585652A (zh) * 2020-05-22 2020-08-25 徐州工程学院 一种可见光通信与能量收集***
CN112054502A (zh) * 2020-09-04 2020-12-08 河北工业大学 一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法
CN214707538U (zh) * 2021-03-29 2021-11-12 上海新进芯微电子有限公司 一种开关电源及其反馈电压采样控制电路
CN113162252A (zh) * 2021-04-30 2021-07-23 全球能源互联网欧洲研究院 一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置和***
CN115693983A (zh) * 2022-10-27 2023-02-03 苏州大学 基于可见光传输信息与能量的物联网终端装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHENZHOU DENG.ET: "A Novel Visible Light Communication System Based on a SiPM Receiver", PROCEEDINGS OF THE 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON TELECOMMUNICATIONS AND COMMUNICATION ENGINEERING *
杨勇;张菁;钱潇潇;: "动力电池均衡控制***设计", 智能计算机与应用 *
熊剑峰;张忠会;王薇;: "一种光伏快速充电***设计", 电源技术 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116131947A (zh) * 2023-04-14 2023-05-16 南昌大学 一种基于光伏器件的可见光通信装置

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