基于阻抗耦合/調(diào)制用mrc的低廉無線(電阻)傳感器的制造方法
【專利說明】基于阻抗耦合/調(diào)制用MRC的低廉無線(電阻)傳感器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年2月27日提交的標(biāo)題為“Low Cost Wireless (Resistive)Sensor Based on Impedance Coupling/Modulat1n Using MRC”的美國臨時(shí)專利申請序號61/945，730的優(yōu)先權(quán)日的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般涉及用于通過磁共振耦合(MRC)從傳感器發(fā)射數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)和方法，并且更具體而言，涉及用于通過MRC從車輛上的傳感器發(fā)射數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)和方法，其中，與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的接收器電路中的可變復(fù)阻抗負(fù)載中的改變弓I起接收器電路中的接收器線圈和控制電路中的基線圈之間的磁耦合的改變，所述磁耦合的改變會改變控制電路中的控制負(fù)載。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)代車輛采用了許多的傳感器、促動器、控制器、子系統(tǒng)、總線等，其需要電氣線路以操作這些裝置。隨著車輛系統(tǒng)的數(shù)量增加，支持那些系統(tǒng)所必要的線路也增加。然而，在車輛中設(shè)置線材，尤其是許多線材，存在很多缺點(diǎn)。例如，這些線材的電導(dǎo)體，例如銅，具有相當(dāng)大的重量。隨著車輛的重量增加，燃料效率就會降低。此外，車輛中的線路易受損壞，這會增加車輛的保修成本。另外，要求線路遍及車輛降低了車輛的設(shè)計(jì)和制造中的靈活性。而且，車輛中線路的至少一部分通常需要定期維護(hù)。還有，線路增加了顯著的開支和成本。而且，在車輛的制造期間，線纜線束的組裝常常因破壞連接器銷或使連接器銷彎曲而引發(fā)問題。因此，將需要消除或減少車輛中的線路。
[0005]在本領(lǐng)域中已知的是，在車輛中采用無線技術(shù)，用于至少在受限情況下的通信目的。然而，無線信號的發(fā)射也遭受許多缺陷的影響，包括:與來自其它車輛的信號的干擾；與來自被帶到車輛中的用戶裝置的信號的潛在干擾；在車輛的乘客車廂內(nèi)的非必要輻射；以及衰落問題，這會導(dǎo)致信號的丟失，從而需要更大的發(fā)射功率和大功率消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]以下公開描述了用于通過磁共振耦合(MRC)從傳感器發(fā)射數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)位于車輛上。所述系統(tǒng)包括控制電路，所述控制電路具有基線圈、可變電流源、可變電容器和控制負(fù)載，其中，可變電流源和可變電容器被調(diào)諧成給基線圈提供預(yù)定的AC電流，以便在預(yù)定頻率下產(chǎn)生振蕩磁場。所述系統(tǒng)還包括與傳感器相關(guān)聯(lián)的接收器電路，其中，接收器電路包括接收器線圈、調(diào)諧電容器和可變電阻性負(fù)載。接收器線圈被調(diào)諧并且在預(yù)定頻率下磁耦合到基線圈。接收器電路中響應(yīng)于傳感器測量的可變復(fù)負(fù)載的改變，引起給出了傳感器測量的指示的控制負(fù)載上電壓的改變。
[0007]本發(fā)明還包括以下解決方案:
[0008]1.一種磁共振耦合(MRC)電路，包括:
[0009]控制電路，其包括基線圈、可變電流源、可變調(diào)諧電容器以及控制負(fù)載，所述可變電流源選擇性地給所述基線圈提供預(yù)定的電流，以便在預(yù)定頻率下產(chǎn)生振蕩磁場；以及
[0010]至少一個(gè)接收器電路，其包括接收器線圈、調(diào)諧電容器和測量環(huán)境狀況的傳感器，所述接收器線圈被調(diào)諧至使它在所述預(yù)定頻率下被磁耦合到所述基線圈的共振頻率，其中，通過所述至少一個(gè)接收器電路中的傳感器提供的傳感器測量來引起所述基線圈和所述接收器線圈之間的磁耦合中的改變，所述磁耦合中的改變弓I起所述控制負(fù)載上的電壓的改變。
[0011]2.根據(jù)方案I所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述至少一個(gè)接收器電路是各自被調(diào)諧至單獨(dú)的共振頻率的多個(gè)接收器電路，所述控制電路改變相對于特定的接收器線圈進(jìn)行調(diào)諧的所述預(yù)定頻率，以便與那個(gè)接收器電路通信。
[0012]3.根據(jù)方案I所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述至少一個(gè)接收器電路包括微控制器和包括多個(gè)復(fù)負(fù)載的復(fù)負(fù)載梯，所述傳感器給所述微控制器提供測量信號，并且所述微控制器按照通過所述測量信號所確定的那樣來選擇性地將所述復(fù)負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)接入到所述接收器電路中。
[0013]4.根據(jù)方案3所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述微控制器包括存儲了用于不同的測量信號的復(fù)負(fù)載值的表。
[0014]5.根據(jù)方案3所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述微控制器選擇性地接入所述復(fù)負(fù)載的預(yù)定序列作為參考負(fù)載。
[0015]6.根據(jù)方案I所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器是可變電阻性負(fù)載，并且其中，對所述環(huán)境狀況的測量直接引起所述磁耦合中的改變。
[0016]7.根據(jù)方案6所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器包括校準(zhǔn)電阻器，所述校準(zhǔn)電阻器具有為校準(zhǔn)的目的設(shè)置的已知電阻，所述校準(zhǔn)電阻器被選擇性地接入到所述接收器電路中。
[0017]8.根據(jù)方案I所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述控制電路和所述接收器電路都位于車輛上。
[0018]9.根據(jù)方案I所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器是壓力傳感器、溫度傳感器或應(yīng)變傳感器。
[0019]10.一種用于從車輛上的傳感器給控制器提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇殴舱耨詈?MRC)電路，所述磁共振耦合電路包括:
[0020]所述車輛上的控制電路，其包括所述控制器、基線圈、可變電流源、調(diào)諧電容器和控制負(fù)載，所述可變電流源給所述基線圈提供預(yù)定的電流，以便在預(yù)定頻率下產(chǎn)生振蕩磁場；以及
[0021]所述車輛上的至少一個(gè)接收器電路，其包括所述傳感器、接收器線圈、調(diào)諧電容器、包括多個(gè)復(fù)負(fù)載的復(fù)負(fù)載梯以及微控制器，所述接收器線圈被調(diào)諧至共振頻率，所述接收器線圈在所述預(yù)定頻率下被磁耦合到所述基線圈，所述傳感器給所述微控制器提供測量信號，并且所述微控制器按照通過所述測量信號所確定的那樣來選擇性地將所述復(fù)負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)接入到所述接收器電路中，其中，所述接收器電路中的復(fù)負(fù)載的改變引起所述基線圈和所述接收器線圈之間的磁耦合中的改變，所述磁耦合中的改變引起所述控制負(fù)載上的電壓的改變。
[0022]11.根據(jù)方案10所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述至少一個(gè)接收器電路是各自被調(diào)諧至單獨(dú)的共振頻率的多個(gè)接收器電路，所述控制電路改變相對于特定的接收器線圈進(jìn)行調(diào)諧的所述預(yù)定頻率，以便與那個(gè)接收器電路通信。
[0023]12.根據(jù)方案10所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述微控制器包括存儲了用于不同的測量信號的復(fù)負(fù)載值的表。
[0024]13.根據(jù)方案10所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述微控制器選擇性地接入所述復(fù)負(fù)載的預(yù)定序列作為參考負(fù)載。
[0025]14.根據(jù)方案10所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器是電阻式傳感器，所述傳感器包括校準(zhǔn)電阻器，所述校準(zhǔn)電阻器具有為校準(zhǔn)的目的設(shè)置的已知電阻，所述校準(zhǔn)電阻器被選擇性地接入到所述接收器電路中。
[0026]15.根據(jù)方案10所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器是壓力傳感器、溫度傳感器或應(yīng)變傳感器。
[0027]16.一種用于從車輛上的測量環(huán)境狀況的電阻式傳感器給控制器提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇殴舱耨詈?MRC)電路，所述磁共振耦合電路包括:
[0028]所述車輛上的控制電路，其包括所述控制器、基線圈、可變電流源、調(diào)諧電容器和控制負(fù)載，所述可變電流源給所述基線圈提供預(yù)定的電流，以便在預(yù)定頻率下產(chǎn)生振蕩磁場；以及
[0029]所述車輛上的至少一個(gè)接收器電路，其包括所述傳感器、接收器線圈和調(diào)諧電容器，所述接收器線圈在所述預(yù)定頻率下被磁耦合到所述基線圈，所述傳感器包括所述可變電阻性負(fù)載，其中，對所述環(huán)境狀況的測量直接引起所述基線圈和所述接收器線圈之間的磁耦合中的改變，所述磁耦合中的改變弓I起所述控制負(fù)載上的電壓的改變，所述電壓的改變被所述控制器讀取。
[0030]17.根據(jù)方案16所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述至少一個(gè)接收器電路是各自被調(diào)諧至單獨(dú)的共振頻率的多個(gè)接收器電路，所述控制電路改變相對于特定的接收器線圈進(jìn)行調(diào)諧的所述預(yù)定頻率，以便與那個(gè)接收器電路通信。
[0031]18.根據(jù)方案16所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述至少一個(gè)接收器電路包括微控制器和包括多個(gè)復(fù)負(fù)載的復(fù)負(fù)載梯，所述傳感器給所述微控制器提供測量信號，并且所述微控制器按照通過所述測量信號所確定的那樣來選擇性地將所述復(fù)負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)接入到所述接收器電路中。
[0032]19.根據(jù)方案16所述的磁共振耦合電路，其特征在于，所述傳感器包括校準(zhǔn)電阻器，所述校準(zhǔn)電阻器