[发明专利]基于阻抗耦合/调制用MRC的低廉无线(电阻)传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年2月27日提交的标题为“Low Cost Wireless(Resistive)Sensor Based on Impedance Coupling/Modulation Using MRC”的美国临时专利申请序号61/945,730的优先权日的权益。

技术领域

本发明一般涉及用于通过磁共振耦合(MRC)从传感器发射数据信号的系统和方法，并且更具体而言，涉及用于通过MRC从车辆上的传感器发射数据信号的系统和方法，其中，与所述传感器相关联的接收器电路中的可变复阻抗负载中的改变引起接收器电路中的接收器线圈和控制电路中的基线圈之间的磁耦合的改变，所述磁耦合的改变会改变控制电路中的控制负载。

背景技术

现代车辆采用了许多的传感器、促动器、控制器、子系统、总线等，其需要电气线路以操作这些装置。随着车辆系统的数量增加，支持那些系统所必要的线路也增加。然而，在车辆中设置线材，尤其是许多线材，存在很多缺点。例如，这些线材的电导体，例如铜，具有相当大的重量。随着车辆的重量增加，燃料效率就会降低。此外，车辆中的线路易受损坏，这会增加车辆的保修成本。另外，要求线路遍及车辆降低了车辆的设计和制造中的灵活性。而且，车辆中线路的至少一部分通常需要定期维护。还有，线路增加了显著的开支和成本。而且，在车辆的制造期间，线缆线束的组装常常因破坏连接器销或使连接器销弯曲而引发问题。因此，将需要消除或减少车辆中的线路。

在本领域中已知的是，在车辆中采用无线技术，用于至少在受限情况下的通信目的。然而，无线信号的发射也遭受许多缺陷的影响，包括：与来自其它车辆的信号的干扰；与来自被带到车辆中的用户装置的信号的潜在干扰；在车辆的乘客车厢内的非必要辐射；以及衰落问题，这会导致信号的丢失，从而需要更大的发射功率和大功率消耗。

发明内容

以下公开描述了用于通过磁共振耦合(MRC)从传感器发射数据信号的系统和方法。在一个实施例中，所述系统位于车辆上。所述系统包括控制电路，所述控制电路具有基线圈、可变电流源、可变电容器和控制负载，其中，可变电流源和可变电容器被调谐成给基线圈提供预定的AC电流，以便在预定频率下产生振荡磁场。所述系统还包括与传感器相关联的接收器电路，其中，接收器电路包括接收器线圈、调谐电容器和可变电阻性负载。接收器线圈被调谐并且在预定频率下磁耦合到基线圈。接收器电路中响应于传感器测量的可变复负载的改变，引起给出了传感器测量的指示的控制负载上电压的改变。

本发明还包括以下解决方案：

1.一种磁共振耦合(MRC)电路，包括：

控制电路，其包括基线圈、可变电流源、可变调谐电容器以及控制负载，所述可变电流源选择性地给所述基线圈提供预定的电流，以便在预定频率下产生振荡磁场；以及

至少一个接收器电路，其包括接收器线圈、调谐电容器和测量环境状况的传感器，所述接收器线圈被调谐至使它在所述预定频率下被磁耦合到所述基线圈的共振频率，其中，通过所述至少一个接收器电路中的传感器提供的传感器测量来引起所述基线圈和所述接收器线圈之间的磁耦合中的改变，所述磁耦合中的改变引起所述控制负载上的电压的改变。

2.根据方案1所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述至少一个接收器电路是各自被调谐至单独的共振频率的多个接收器电路，所述控制电路改变相对于特定的接收器线圈进行调谐的所述预定频率，以便与那个接收器电路通信。

3.根据方案1所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述至少一个接收器电路包括微控制器和包括多个复负载的复负载梯，所述传感器给所述微控制器提供测量信号，并且所述微控制器按照通过所述测量信号所确定的那样来选择性地将所述复负载中的一个或多个接入到所述接收器电路中。

4.根据方案3所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述微控制器包括存储了用于不同的测量信号的复负载值的表。

5.根据方案3所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述微控制器选择性地接入所述复负载的预定序列作为参考负载。

6.根据方案1所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述传感器是可变电阻性负载，并且其中，对所述环境状况的测量直接引起所述磁耦合中的改变。

7.根据方案6所述的磁共振耦合电路，其特征在于，所述传感器包括校准电阻器，所述校准电阻器具有为校准的目的设置的已知电阻，所述校准电阻器被选择性地接入到所述接收器电路中。