WO2020122764A1 - Method and system for wirelessly transmitting energy and information - Google Patents
Method and system for wirelessly transmitting energy and information Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020122764A1 WO2020122764A1 PCT/RU2019/050169 RU2019050169W WO2020122764A1 WO 2020122764 A1 WO2020122764 A1 WO 2020122764A1 RU 2019050169 W RU2019050169 W RU 2019050169W WO 2020122764 A1 WO2020122764 A1 WO 2020122764A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- energy
- mechanical vibrations
- converter
- electrical energy
- information
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
Definitions
- This group of inventions relates to methods that use a transmitting device and a receiving device having a power storage unit, as well as to corresponding systems that implement the method.
- the invention can be used, in particular, for recharging and exchanging data with underwater vehicles having metal walls.
- This method is the closest in technical essence and the achieved technical result and is selected for the prototype of the invention as a method.
- the present invention mainly aims to propose a method for wireless transmission of energy and information, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely the ability to transfer electrical energy and information through metal surfaces, which is the task.
- a method for wirelessly transmitting energy and information is characterized in that it further comprises the following steps:
- This system is the closest in technical essence and the achieved technical result and is selected as a prototype of the invention as a system.
- the present invention mainly aims to propose a system for wireless transmission of energy and information, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely the possibility of transmitting electrical energy and information through metal surfaces, which is the task.
- a system for wireless transmission of energy and information is characterized essentially by the fact that the transmitting device includes a converter of electrical energy into mechanical vibration energy, which is located on the inside of the housing of the transmitting device, and the receiving device includes the energy converter of mechanical vibrations into electrical energy, which is located on the inner side of the housing of the receiving device, connected to the electric energy storage unit.
- the transmitting device has a modulation block of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations.
- the receiving device has a demodulation unit of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy.
- FIG. 1 depicts a functional diagram of a system for wireless transmission of energy and information according to the invention
- FIG. 2 depicts an electrical diagram of a system for wireless transmission of energy and information according to the invention
- FIG. 3 schematically depicts the steps of a method for wireless transmission of energy and information according to the invention.
- a system for wireless transmission of energy and information includes a transmitting device 8 and a receiving a device 9 having a power storage unit 10.
- the transmitting device 8 includes a converter 1 of electric energy energy into mechanical vibration energy, which is located on the inner side of the housing of the transmitting device 8.
- the receiving device 9 includes a converter 2 of energy of mechanical vibrations into electrical energy, which is located on the inner side of the housing of the receiving device 9, connected to the electric energy storage unit 10.
- the converter 2 of the energy of mechanical vibrations into electrical energy and the converter 1 of electrical energy into the energy of mechanical vibrations are made in the form of piezoelectric elements.
- the transmitting device 8 has a modulation unit 1 1 of the high-frequency information signal connected to the converter 1 of the energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations.
- the receiving device 9 has a demodulation unit 12 high-frequency information signal connected to the Converter 2 energy of mechanical vibrations into electrical energy.
- Stage A1 A transducer 1 of electrical energy into mechanical vibration energy having a resonant frequency is preliminarily placed on the transmitting device 8.
- Stage AZ A converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy having the same resonant frequency is arranged on a receiving device,
- Stage A4 The energy converter of mechanical vibrations into electrical energy is attached to the housing of the receiving device, Stage A5. At this resonant frequency, they induce mechanical vibrations in the converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations,
- Stage A6 They tightly connect the housing of the overeating and receiving devices to transmit mechanical vibrations.
- vibrations / acoustic waves / mechanical vibrations are transmitted from the transmitting device 8 to the receiving device 9. That is, one corresponding piezoelectric element changes its shape under the influence of alternating current at the resonant frequency, and causes the second corresponding piezoelectric element to synchronously change its shape and induce an electrical signal in the receiving device.
- Stage A7 If necessary, modulate in the transmitted electrical signal information for transmitting information.
- the proposed method for wireless transmission of energy and information and the system can be implemented by a specialist in practice and upon implementation provide for the implementation of the declared purpose, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention is met.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
The present group of inventions relates to methods which utilize a transmitting device and a receiving device having an electrical energy storage unit, and also relates to corresponding systems for the implementation thereof. The invention can be used, in particular, for recharging and exchanging data with metal-walled underwater apparatus. According to the invention, a converter for converting electrical energy into mechanical vibration energy is disposed on the transmitting device, said converter having a resonance frequency; mechanical vibrations are induced in said converter for converting electrical energy into mechanical vibration energy at said resonance frequency; the bodies of the transmitting device and the receiving device are tightly connected to one another for the transmission of said mechanical vibrations. The technical result achieved is that of allowing the transmission of electrical energy and information through metal surfaces.
Description
СПОСОБ И СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ METHOD AND SYSTEM OF WIRELESS TRANSFER OF ENERGY AND INFORMATION
Область техники, к которой относится изобретение. The technical field to which the invention relates.
Данная группа изобретений относится к способам, при которых используют передающее устройство и принимающее устройство, имеющее блок накопления электроэнергии, а также к соответствующим системам, реализующим способ. Изобретение может быть использовано, в частности, для подзарядки и обмена данными с подводными аппаратами, имеющими металлические стенки. This group of inventions relates to methods that use a transmitting device and a receiving device having a power storage unit, as well as to corresponding systems that implement the method. The invention can be used, in particular, for recharging and exchanging data with underwater vehicles having metal walls.
Уровень техники способа. The prior art method.
Задача передачи электроэнергии и электрических сигналов по воздуху давно решена. Так существуют беспроводные наушники, беспроводные зарядные устройства для телефонов. Например, известны изобретения (US20140253025A1 ), использующие электромагнитные колебания для беспроводной передачи энергии. The task of transmitting electricity and electrical signals through the air has long been solved. So there are wireless headphones, wireless chargers for phones. For example, inventions are known (US20140253025A1) using electromagnetic waves for wireless power transmission.
В частности, из уровня техники известен способ беспроводной передачи энергии и информации, при котором используют передающее устройство и принимающее устройство, имеющее блок накопления электроэнергии. См патент на изобретение N° 2419945, Дата публикации заявки: 10.03.2010, опубликован в 27.05.201 1 году. In particular, a prior art method for wirelessly transmitting energy and information is known in which a transmitting device and a receiving device having an electric power storage unit are used. See invention patent N ° 2419945, publication date of the application: 03/10/2010, published on 05/27/2011 1 year.
Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения как способа. This method is the closest in technical essence and the achieved technical result and is selected for the prototype of the invention as a method.
Недостатком этого прототипа является невозможность его применения для передачи энергии и информации через металлические поверхности. Это связано с тем, что происходит экранирование сигнала на металлической поверхности. Это приводит, в частности, к тому, что применение такого способа для передаче энергии для различных подводных устройств, работающих на больших глубинах и имеющих прочный нормобарический корпус из металла, невозможно. The disadvantage of this prototype is the impossibility of its use for the transfer of energy and information through metal surfaces. This is due to the fact that the signal is shielded on a metal surface. This leads, in particular, to the fact that the use of such a method for energy transfer for various underwater devices operating at great depths and having a strong normobaric metal housing is impossible.
Раскрытие изобретения как способа. Disclosure of the invention as a method.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ беспроводной передачи энергии и информации, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум,
один из указанных выше недостатков, а именно возможность передачи электрической энергии и информации через металлические поверхности, что и является поставленной задачей. Based on this original observation, the present invention mainly aims to propose a method for wireless transmission of energy and information, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely the ability to transfer electrical energy and information through metal surfaces, which is the task.
Для достижения этой цели способ беспроводной передачи энергии и информации характеризуется по существу тем, что дополнительно способ включает в себя следующие этапы: To achieve this goal, a method for wirelessly transmitting energy and information is characterized in that it further comprises the following steps:
• располагают на передающем устройстве преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний, имеющий резонансную частоту, • place on the transmitting device a converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations having a resonant frequency,
• преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний крепят к корпусу передающего устройства, • a converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations is attached to the housing of the transmitting device,
• располагают на принимающем устройстве преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, имеющий одинаковую резонансную частоту, • place on the receiving device a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy having the same resonant frequency,
• преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию крепят к корпусу принимающего устройства, • a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy is attached to the housing of the receiving device,
• индуцируют на этой резонансной частоте механические колебания в преобразователе электрической энергии в энергию механических колебаний, • induce mechanical vibrations at this resonant frequency in the converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations,
• соединяют плотно между собой корпуса переедающего и принимающего устройств для передачи механических колебаний. • tightly interconnect the housing of the overeating and receiving devices for transmitting mechanical vibrations.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность передавать электроэнергию, например, электропитание, через любые твердые поверхности, в том числе металлические. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to transmit electricity, for example, power, through any solid surfaces, including metal.
Существует преимущественный вариант исполнения данного способа, при котором используют в качестве преобразователя энергии механических колебаний в электрическую энергию и преобразователя энергии механических колебаний в электрическую энергию пьезоэлементы. There is an advantageous embodiment of this method, in which piezoelectric elements are used as a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy and a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность конкретизации способа, когда выбрано конкретное исполнение преобразователей. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to specify the method when a specific embodiment of the transducers is selected.
Существует также вариант исполнения данного способа, при котором используют в качестве материала для корпусов устройств - металл. There is also an embodiment of this method, in which metal is used as a material for device cases.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность конкретизации способа, когда выбрано конкретное исполнение материала для корпусов устройств. Это важно для передачи энергии для различных подводных устройств, работающих на больших глубинах и имеющих прочный нормобарический корпус из металла.
Существует ещё один вариант исполнения данного способа, при котором модулируют в передаваемом электрическом сигнале информацию для передачи информации. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to concretize the method when a particular material embodiment for the device bodies is selected. This is important for energy transfer for various underwater devices operating at great depths and having a strong normobaric metal housing. There is another embodiment of this method, in which information is transmitted in a transmitted electrical signal for information transmission.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность передавать информацию путем модуляции опорного периодического сигнала. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to transmit information by modulating the reference periodic signal.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения как способа неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области. The set of essential features of the present invention as a method is unknown from the prior art for methods of similar purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention in relation to the method. In addition, this solution is not obvious to a person skilled in the art.
Уровень техники системы. The prior art system.
Из того же уровня техники известна беспроводной передачи энергии и информации, при котором используют передающее устройство и принимающее устройство, имеющее блок накопления электроэнергии. См патент на изобретение NQ 2419945, Дата публикации заявки: 10.03.2010, опубликован в 27.05.201 1 году. Wireless transmission of energy and information is known in the art, in which a transmitting device and a receiving device having a power storage unit are used. See patent for the invention NQ 2419945, Date of publication of the application: 03/10/2010, published on 05/27/2011 1 year.
Данная система является наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату и выбрана за прототип предлагаемого изобретения как системы. This system is the closest in technical essence and the achieved technical result and is selected as a prototype of the invention as a system.
Недостатком этого прототипа также является невозможность его применения для передачи энергии и информации через металлические поверхности. The disadvantage of this prototype is the impossibility of its use for the transfer of energy and information through metal surfaces.
Раскрытие изобретения как системы. Disclosure of the invention as a system.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить систему беспроводной передачи энергии и информации, позволяющую, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно возможность передачи электрической энергии и информации через металлические поверхности, что и является поставленной задачей. Based on this original observation, the present invention mainly aims to propose a system for wireless transmission of energy and information, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely the possibility of transmitting electrical energy and information through metal surfaces, which is the task.
Для достижения этой цели система беспроводной передачи энергии и информации характеризуется по существу тем, что передающее устройство включает в себя преобразователь энергии электрической энергии в энергию механических колебаний, который расположен на внутренней стороне корпуса передающего устройства, а принимающее устройство включает в себя
преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, который расположен на внутренней стороне корпуса принимающего устройства, соединенный с блоком накопления электрической энергии. To achieve this goal, a system for wireless transmission of energy and information is characterized essentially by the fact that the transmitting device includes a converter of electrical energy into mechanical vibration energy, which is located on the inside of the housing of the transmitting device, and the receiving device includes the energy converter of mechanical vibrations into electrical energy, which is located on the inner side of the housing of the receiving device, connected to the electric energy storage unit.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность передавать электроэнергию, например, электропитание, через любые твердые поверхности, в том числе металлические. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to transmit electricity, for example, power, through any solid surfaces, including metal.
Существует преимущественный вариант исполнения данной системы, при котором преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию и преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний выполнены в виде пьезоэлементов. There is an advantageous embodiment of this system, in which the converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy and the converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations are made in the form of piezoelectric elements.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность конкретизации системы, когда выбрано конкретное исполнение преобразователей. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to specify the system when a specific version of the converters is selected.
Существует ещё один вариант исполнения данной системы, при котором передающее устройство имеет блок модуляции высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем энергии электрической энергии в энергию механических колебаний. There is another embodiment of this system, in which the transmitting device has a modulation block of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность передавать модулированный высокочастотный информационный сигнал. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to transmit a modulated high-frequency information signal.
Существует также вариант исполнения данной системы, при котором принимающее устройство имеет блок демодуляции высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем энергии механических колебаний в электрическую энергию. There is also an embodiment of this system, in which the receiving device has a demodulation unit of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность получать модулированный высокочастотный информационный сигнал и выделять из него информацию. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to obtain a modulated high-frequency information signal and extract information from it.
Существует кроме того вариант исполнения данной системы, при котором корпуса устройств выполнены из металлов. In addition, there is an embodiment of this system in which the cases of the devices are made of metals.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность конкретизации системы, когда выбрано конкретное исполнение материала для корпусов устройств. Это важно для передачи энергии для различных подводных устройств, работающих на больших глубинах и имеющих прочный нормобарический корпус из металла. Thanks to these advantageous characteristics, it becomes possible to specify the system when a specific material design for device housings is selected. This is important for energy transfer for various underwater devices operating at great depths and having a strong normobaric metal housing.
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что
позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области, The set of essential features of the invention is unknown from the prior art for methods of similar purpose, which allows to conclude that the criterion of "novelty" for the invention in relation to the method. In addition, this solution is not obvious to a person skilled in the art,
Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых: Other distinguishing features and advantages of this invention clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:
- фигура 1 изображает функциональную схему системы беспроводной передачи энергии и информации, согласно изобретению, - figure 1 depicts a functional diagram of a system for wireless transmission of energy and information according to the invention,
- фигура 2 изображает электрическую схему системы беспроводной передачи энергии и информации, согласно изобретению, - figure 2 depicts an electrical diagram of a system for wireless transmission of energy and information according to the invention,
- фигура 3 схематично изображает этапы способа беспроводной передачи энергии и информации, согласно изобретению. - figure 3 schematically depicts the steps of a method for wireless transmission of energy and information according to the invention.
На фигурах обозначены: In the figures indicated:
1 - приемный преобразователь энергии электрической энергии в энергию механических колебаний, 1 - receiving transducer of energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations,
2 - передающий преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, 2 - transmitting energy converter of mechanical vibrations into electrical energy,
3 - выпрямитель, 3 - rectifier,
4 - согласующий трансформатор, 4 - matching transformer,
5 - силовые транзисторы, 5 - power transistors,
6 - модулирующий контур (DRV - драйверы, & - элемент «И», G - задающий генератор, S - Источник цифрового сигнала), 6 - modulating circuit (DRV - drivers, & - element "And", G - master oscillator, S - Digital signal source),
7 - акустически проводящая среда, 7 - acoustically conductive medium,
8 - передающее устройство, 8 - transmitting device,
9 - принимающее устройство, 9 - receiving device
10 - блок накопления электроэнергии, 10 - power storage unit,
1 1 - блок модуляции высокочастотного информационного сигнала, 1 1 - block modulation of a high-frequency information signal,
12 - блок демодуляции высокочастотного информационного сигнала, 12 - block demodulation of a high-frequency information signal,
13 - изолированный объект, которому необходима передача энергии или информации. 13 is an isolated object that needs the transfer of energy or information.
Согласно фигурам 1 и 2 система беспроводной передачи энергии и информации включает в себя передающее устройство 8 и принимающее
устройство 9, имеющее блок 10 накопления электроэнергии. Передающее устройство 8 включает в себя преобразователь 1 энергии электрической энергии в энергию механических колебаний, который расположен на внутренней стороне корпуса передающего устройства 8. According to figures 1 and 2, a system for wireless transmission of energy and information includes a transmitting device 8 and a receiving a device 9 having a power storage unit 10. The transmitting device 8 includes a converter 1 of electric energy energy into mechanical vibration energy, which is located on the inner side of the housing of the transmitting device 8.
Принимающее устройство 9 включает в себя преобразователь 2 энергии механических колебаний в электрическую энергию, который расположен на внутренней стороне корпуса принимающего устройства 9, соединенный с блоком 10 накопления электрической энергии. The receiving device 9 includes a converter 2 of energy of mechanical vibrations into electrical energy, which is located on the inner side of the housing of the receiving device 9, connected to the electric energy storage unit 10.
Преобразователь 2 энергии механических колебаний в электрическую энергию и преобразователь 1 электрической энергии в энергию механических колебаний выполнены в виде пьезоэлементов. The converter 2 of the energy of mechanical vibrations into electrical energy and the converter 1 of electrical energy into the energy of mechanical vibrations are made in the form of piezoelectric elements.
Передающее устройство 8 имеет блок модуляции 1 1 высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем 1 энергии электрической энергии в энергию механических колебаний. The transmitting device 8 has a modulation unit 1 1 of the high-frequency information signal connected to the converter 1 of the energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations.
Принимающее устройство 9 имеет блок демодуляции 12 высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем 2 энергии механических колебаний в электрическую энергию. The receiving device 9 has a demodulation unit 12 high-frequency information signal connected to the Converter 2 energy of mechanical vibrations into electrical energy.
Осуществление изобретения. The implementation of the invention.
Способ беспроводной передачи энергии и информации работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения. The method of wireless transmission of energy and information works as follows. Here is the most comprehensive example of the invention. Keeping in mind that this example does not limit the application of the invention.
Согласно фигуре 3: According to figure 3:
Этап А1. Предварительно располагают на передающем устройстве 8 преобразователь 1 электрической энергии в энергию механических колебаний, имеющий резонансную частоту. Stage A1. A transducer 1 of electrical energy into mechanical vibration energy having a resonant frequency is preliminarily placed on the transmitting device 8.
Этап А2. Преобразователь 1 электрической энергии в энергию механических колебаний крепят к корпусу передающего устройства 8. Stage A2. The Converter 1 of electrical energy into energy of mechanical vibrations is attached to the housing of the transmitting device 8.
Этап АЗ. Располагают на принимающем устройстве преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, имеющий одинаковую резонансную частоту, Stage AZ. A converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy having the same resonant frequency is arranged on a receiving device,
Этап А4. Преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию крепят к корпусу принимающего устройства,
Этап A5. Индуцируют на этой резонансной частоте механические колебания в преобразователе электрической энергии в энергию механических колебаний, Stage A4. The energy converter of mechanical vibrations into electrical energy is attached to the housing of the receiving device, Stage A5. At this resonant frequency, they induce mechanical vibrations in the converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations,
Этап А6. Соединяют плотно между собой корпуса переедающего и принимающего устройств для передачи механических колебаний. В результате соприкосновения происходит передача вибраций/ акустических волн/ механических колебаний от передающего устройства 8 к принимающему устройству 9. То есть один соответствующий пьезоэлемент меняет свою форму под действием переменного тока на резонансной частоте, и заставляет второй соответствующий пьезоэлемент синхронно менять свою форму и индуцировать электрический сигнал в принимающем устройстве. Stage A6. They tightly connect the housing of the overeating and receiving devices to transmit mechanical vibrations. As a result of the contact, vibrations / acoustic waves / mechanical vibrations are transmitted from the transmitting device 8 to the receiving device 9. That is, one corresponding piezoelectric element changes its shape under the influence of alternating current at the resonant frequency, and causes the second corresponding piezoelectric element to synchronously change its shape and induce an electrical signal in the receiving device.
Этап А7. При необходимости модулируют в передаваемом электрическом сигнале информацию для передачи информации. Stage A7. If necessary, modulate in the transmitted electrical signal information for transmitting information.
В общем случае можно как передавать, так и получать информацию. In the general case, you can both transmit and receive information.
Последовательность этапов является примерной и позволяет переставлять, убавлять, добавлять или производить некоторые операции одновременно без потери возможности обеспечивать навигацию подводных объектов. The sequence of steps is approximate and allows you to rearrange, reduce, add or perform some operations at the same time without losing the ability to provide navigation for underwater objects.
Промышленная применимость. Industrial applicability.
Предлагаемый способ беспроводной передачи энергии и информации и система могут быть осуществлены специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения. The proposed method for wireless transmission of energy and information and the system can be implemented by a specialist in practice and upon implementation provide for the implementation of the declared purpose, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention is met.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец системы беспроводной передачи энергии и информации. In accordance with the proposed invention made a prototype system for wireless transmission of energy and information.
Схема была проверена при передаче энергии и информации через металлическую пластину толщиной 4 мм при помощи двух плоских пьезоэлементов (Ф=50 мм, h=3 мм, резонансная частота пьезоэлеметов Fr = 57 кГц). Напряжение питания Us, использованное в эксперименте составило 25-30 Вольт. Измерялся ток и напряжение на передающем устройстве, а также напряжение и ток на нагрузке RI, по результатам экспериментов, был определен коэффициент полезного действия, он составил КПД = от 30 до 35%.
Дополнительно, при модуляции несущего колебания при помощи последовательного интерфейса (при умножении цифрового сигнала на опорное колебание) становится возможным передача информации вышеописанным способом. The circuit was tested when transmitting energy and information through a metal plate 4 mm thick using two flat piezoelectric elements (Ф = 50 mm, h = 3 mm, the resonant frequency of the piezoelectric elements Fr = 57 kHz). The supply voltage Us used in the experiment was 25-30 volts. Measured current and voltage at the transmitting device, as well as voltage and current at the load RI, according to the results of experiments, the efficiency was determined, it amounted to efficiency = from 30 to 35%. Additionally, when modulating the carrier wave using the serial interface (when multiplying the digital signal by the reference wave), it becomes possible to transmit information in the manner described above.
Таким образом испытания опытного образца системы беспроводной передачи энергии и информации показали, что она обеспечивает возможность передачи электрической энергии и информации через металлические поверхности. Thus, tests of a prototype system for wireless transmission of energy and information have shown that it provides the ability to transfer electrical energy and information through metal surfaces.
Эффект от применение данного изобретения может состоять в: The effect of the use of this invention may consist in:
- увеличении срока службы различных подводных механизмов, при обеспечении простого и дешевого способа их подзарядки без применения гермовводов и/или герморазъемов - непосредственно через корпус - increase the service life of various underwater mechanisms, while providing a simple and cheap way to recharge them without the use of pressure glands and / or pressure sockets - directly through the housing
- повышении эффективности работы автономных необитаемых подводных аппаратов с обеспечением их подзарядки, выгрузки накопленных данных, и/или обновления программного обеспечения без необходимости всплытия.
- improving the efficiency of autonomous uninhabited underwater vehicles with ensuring their recharging, downloading of accumulated data, and / or software updates without the need for ascent.
Claims
1. Способ беспроводной передачи энергии и информации, при котором используют передающее устройство и принимающее устройство, имеющее блок накопления электроэнергии, отличающийся тем, что 1. The method of wireless transmission of energy and information, which uses a transmitting device and a receiving device having a power storage unit, characterized in that
• располагают на передающем устройстве преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний, имеющий резонансную частоту, • place on the transmitting device a converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations having a resonant frequency,
• преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний крепят к корпусу передающего устройства, • a converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations is attached to the housing of the transmitting device,
• располагают на принимающем устройстве преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, имеющий одинаковую резонансную частоту, • place on the receiving device a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy having the same resonant frequency,
• преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию крепят к корпусу принимающего устройства, • a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy is attached to the housing of the receiving device,
• индуцируют на этой резонансной частоте механические колебания в преобразователе электрической энергии в энергию механических колебаний, • induce mechanical vibrations at this resonant frequency in the converter of electrical energy into energy of mechanical vibrations,
• соединяют плотно между собой корпуса переедающего и принимающего устройств для передачи механических колебаний. • tightly interconnect the housing of the overeating and receiving devices for transmitting mechanical vibrations.
2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что используют в качестве преобразователя энергии механических колебаний в электрическую энергию и преобразователя энергии механических колебаний в электрическую энергию пьезоэлементы. 2. The method according to claim 1, characterized in that they are used as a transducer of energy of mechanical vibrations into electrical energy and a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy of piezoelectric elements.
3. Способ по п.1 , отличающийся тем, что используют в качестве материала для корпусов устройств - металл. 3. The method according to claim 1, characterized in that metal is used as a material for the device cases.
4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что модулируют в передаваемом электрическом сигнале информацию для передачи информации. 4. The method according to claim 1, characterized in that modulate in the transmitted electrical signal information for transmitting information.
5. Система беспроводной передачи энергии и информации, включающая в себя передающее устройство и принимающее устройство, имеющее блок накопления электроэнергии отличающаяся тем, что передающее устройство включает в себя преобразователь энергии электрической энергии в энергию механических колебаний, который расположен на внутренней стороне корпуса передающего устройства, а принимающее устройство включает в себя преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию, который расположен на внутренней стороне корпуса принимающего устройства, соединенный с блоком накопления электрической энергии.
5. A system for wireless transmission of energy and information, including a transmitting device and a receiving device having an electric power storage unit, characterized in that the transmitting device includes an electric energy energy converter of energy of mechanical energy, which is located on the inner side of the housing of the transmitting device, and the receiving device includes a transducer of energy of mechanical vibrations into electrical energy, which is located on the inner side of the housing of the receiving device, connected to the electric energy storage unit.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что преобразователь энергии механических колебаний в электрическую энергию и преобразователь электрической энергии в энергию механических колебаний выполнены в виде пьезоэлементов. 6. The system according to claim 5, characterized in that the transducer of energy of mechanical vibrations into electrical energy and the transducer of electrical energy into energy of mechanical vibrations are made in the form of piezoelectric elements.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что передающее устройство имеет блок модуляции высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем энергии электрической энергии в энергию механических колебаний. 7. The system according to p. 5, characterized in that the transmitting device has a modulation block of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of electrical energy into energy of mechanical vibrations.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что принимающее устройство имеет блок демодуляции высокочастотного информационного сигнала, соединённый с преобразователем энергии механических колебаний в электрическую энергию. 8. The system according to p. 7, characterized in that the receiving device has a demodulation unit of a high-frequency information signal connected to a converter of energy of mechanical vibrations into electrical energy.
9. Система по п. 5, отличающаяся тем, что корпуса устройств выполнены из металлов.
9. The system according to p. 5, characterized in that the housing of the devices are made of metals.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143899 | 2018-12-11 | ||
| RU2018143899A RU2693536C1 (en) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | Method and system for wireless transmission of energy and information |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020122764A1 true WO2020122764A1 (en) | 2020-06-18 |
Family
ID=67252279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/050169 WO2020122764A1 (en) | 2018-12-11 | 2019-10-03 | Method and system for wirelessly transmitting energy and information |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693536C1 (en) |
| WO (1) | WO2020122764A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116418373B (en) * | 2023-04-17 | 2024-05-17 | 东南大学 | Wireless energy and data synchronous transmission system and load based on mechanical resonance |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6636146B1 (en) * | 1996-12-10 | 2003-10-21 | Régie Autonome des Transports Parisiens | Contactless communication system for exchanging data |
| US20100015918A1 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Ferro Solutions, Inc. | Wireless transfer of information using magneto-electric devices |
| RU2505919C1 (en) * | 2012-12-05 | 2014-01-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Method, system and device for wireless transmission of energy (versions) |
| RU2611068C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Autonomous unmanned underwater object storage battery charging device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1690222A1 (en) * | 1989-10-23 | 1991-11-07 | Ю. А. Бобков | Device for transforming mechanical oscillations to electrical oscillations |
| EP2201641A1 (en) * | 2007-09-17 | 2010-06-30 | Qualcomm Incorporated | Transmitters and receivers for wireless energy transfer |
-
2018
- 2018-12-11 RU RU2018143899A patent/RU2693536C1/en active
-
2019
- 2019-10-03 WO PCT/RU2019/050169 patent/WO2020122764A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6636146B1 (en) * | 1996-12-10 | 2003-10-21 | Régie Autonome des Transports Parisiens | Contactless communication system for exchanging data |
| US20100015918A1 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Ferro Solutions, Inc. | Wireless transfer of information using magneto-electric devices |
| RU2505919C1 (en) * | 2012-12-05 | 2014-01-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Method, system and device for wireless transmission of energy (versions) |
| RU2611068C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Autonomous unmanned underwater object storage battery charging device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2693536C1 (en) | 2019-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7902943B2 (en) | Wireless acoustic-electric feed-through for power and signal transmission | |
| US11336128B2 (en) | System for providing power to a stationary underwater control station | |
| RU2007129806A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING DISTANCE | |
| EP2466915B1 (en) | Multi-layer armature for moving armature receiver | |
| JP7434434B2 (en) | Battery measuring device and battery monitoring system | |
| JP5125652B2 (en) | Low frequency vibrator, omnidirectional low frequency underwater acoustic wave transducer and cylindrical radiation type low frequency underwater acoustic transducer using the same | |
| WO2020122764A1 (en) | Method and system for wirelessly transmitting energy and information | |
| US20230269530A1 (en) | Methods And Apparatus For Wideband Acoustic Communication | |
| US4435794A (en) | Wall-driven oval ring transducer | |
| US2014411A (en) | Apparatus for electromagnetostrictive transmission and reception | |
| WO2017053094A1 (en) | Wireless charging receiver using piezoelectric material | |
| RU115597U1 (en) | DEVICE FOR RECEIVING AND TRANSMITTING HYDROACOUSTIC SIGNALS | |
| KR20080043504A (en) | Vibrator | |
| CN210609686U (en) | Bone conduction loudspeaker formed by double magnetic fields | |
| CN110809213B (en) | Composite broadband transducer | |
| JP2013179721A (en) | Power transmission element and power transmission apparatus | |
| JP6315674B2 (en) | Sound generator and sound generation system | |
| KR102143686B1 (en) | Energy harvesting apparatus using rf | |
| SU777851A1 (en) | Hydroacoustic transducer | |
| CN116418373B (en) | Wireless energy and data synchronous transmission system and load based on mechanical resonance | |
| ES2103226A1 (en) | Transformers of electric voltage meters based on mechanical waves | |
| CN117176261A (en) | Ultrasonic communication device, system and method | |
| JP2021118531A (en) | Gravitational wave communication device | |
| US3601788A (en) | Sound transducer | |
| Lu et al. | A high-efficient piezoelectric wireless energy transmission system based on magnetic force coupling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19897335 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19897335 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |