MX2007013940A - Red de transmision de energia. - Google Patents

Abstract

Se describe una red para transmision de energia a un receptor que convierte la energia en corriente, la cual incluye un primer nodo para transmitir energia en forma inalambrica en una primer area. La primer area tiene una fuerza de campo electrico o magnetico minima. La red incluye un segundo nodo para transmitir energia en forma inalambrica en una segunda area. La segunda area tiene una fuerza de campo electrico o magnetico minima y traslapa la primer area para definir un area de traslape. En otra modalidad, la red incluye una fuente en comunicacion con el primero y segundo nodos que proporciona energia a estos. Tambien se describen metodos para la transmision de energia a un receptor que convierte la energia en corriente.

Description

RED DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA Campo de la Invención La presente invención está relacionada con redes inalámbricas de transmisión de energía. Más específicamente, la presente invención está relacionada con redes inalámbricas de transmisión de energía que tienen áreas traslapantes y/o que tienen una pluralidad de nodos.

Antecedentes de la Invención Las redes de transmisión de energía están alrededor de nosotros todos los días . La más común es la red de energía de corriente alterna (CA) dentro de nuestras casas y edificios de oficinas. Las compañías de servicios públicos usan esta red alámbrica para suministrar energía de CA a nosotros. Esta red es capaz de suministrar grandes cantidades de energía a un dispositivo conectado directamente a ésta. La clave para la operación de esta red es la conexión directa. No siempre es posible o práctico cablear o enchufar cada dispositivo. Un ejemplo de esto puede verse al examinar el mercado de automatización de edificios. Actualmente existe una tendencia a conservar la energía en los edificios de oficinas y casas. Esto se hace al optimizar el uso de la energía. Como un ejemplo, no hay REF.s 187060 necesidad de iluminar una habitación cuando no está ocupada. Este problema ha sido tocado y es resuelto al poner un sensor de movimiento en la habitación. Cuando no hay movimiento durante un periodo de tiempo dado, las luces se apagan. El problema con esta solución es que cada sensor de movimiento requiere energía. Esto significa que cada sensor es cableado a la red de energía de CA o debe contener una batería. Esto podría no ser práctico en todas las aplicaciones. Cada sensor debe también de tener una manera de controlar el funcionamiento de las luces en la habitación. La tendencia actual es implementar sensores inalámbricos. Sin embargo, el término "inalámbrico" en este caso se refiere únicamente a la porción de comunicación del dispositivo. La energía para el dispositivo aún debe ser derivada de fuentes tradicionales tales como la red de energía de CA o baterías .

Breve descripción de la Invencióia La presente invención elimina la necesidad de una conexión alámbrica para cada sensor o dispositivo.- La energía para el dispositivo se deriva de una red de energía inalámbrica. Esta energía se puede usar para energizar directamente el dispositivo o para recargar o incrementar una batería interna. Con la presente invención, el dispositivo se vuelve inalámbrico tanto en un sentido de comunicación como de energización. La presente invención se refiere a una red para transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. La red comprende un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red comprende un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape. La presente invención se refiere a una red para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. La red comprende un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red comprende un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red comprende una fuente, de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF, en comunicación con el primero y segundo nodos. La fuente de energía proporciona energía al primero y segundo nodos . La presente invención se refiere a un método para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. El método comprende la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un primer nodo en una primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Existe la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape. La presente invención se refiere a un método para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. El método comprende la etapa de transmitir la energía en forma inalámbrica desde un primer nodo en una primer área. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Existe la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Está la etapa de proporcionar energía al primero y segundo nodos desde una fuente, de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF, en comunicación con el primero y segundo nodos. La presente invención se refiere a un controlador para controlar la transmisión de energía de al menos una fuente (de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF) , al menos un transmisor o por lo menos un nodo a un receptor que convierte la energía en corriente. El controlador comprende de preferencia un procesador que envía instrucciones a la fuente, transmisor o nodo. El controlador comprende de preferencia una memoria que almacena información que se refiere a la transmisión de energía desde la fuente de transmisión de energía de RF, transmisor o nodo. La presente invención se refiere a una red para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. La red comprende primeros medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red comprende segundos medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape. La presente invención se refiere a un sistema para la transmisión de energía de RF. El sistema comprende un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área de cobertura. La primer área de cobertura tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. El sistema comprende un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área de cobertura. La segunda área de cobertura tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. El sistema comprende al menos un transmisor de energía de RF en combinación con el primer nodo y el segundo nodo. El sistema comprende al menos un receptor, en donde el receptor recibe energía de RF proveniente del primer nodo cuando el por lo menos un receptor está dentro de la primer área de cobertura y del segundo nodo cuando el por lo menos un receptor está dentro de la segunda área de cobertura. El por lo menos un receptor convierte la energía en corriente. La presente invención se refiere a un sistema para la transmisión de energía. El sistema comprende un receptor que incluye una antena receptora. El sistema comprende un transmisor de energía de RF que incluye una antena transmisora, en donde el transmisor de energía de RF transmite la energía de RF en varias polarizaciones, y el receptor convierte la energía de RF en corriente directa. La presente invención se refiere a un controlador para controlar la transmisión de energía desde al menos una fuente y/o al menos una antena hasta un receptor que convierte la energía en corriente. El controlador comprende medios para enviar instrucciones a la por lo menos una fuente y/o la por lo menos una antena. El controlador comprende medios para almacenar información que se refiere a la transmisión de energía.

Breve descripción de las figuras En las figuras anexas se ilustran las modalidades preferidas de la invención y los métodos preferidos para llevar a la práctica la misma, en las cuales: La figura 1 muestra una red de energía con varias áreas de cobertura, en donde las áreas de cobertura no se traslapan. La figura 2 muestra una red de energía con varias áreas de cobertura, en donde al menos dos de las áreas de cobertura se traslapan. La figura 3 muestra una red de energía que combina varias áreas de cobertura para proporcionar un área de cobertura más grande. La figura 4 muestra un punto muerto dentro de un área de cobertura. La figura 5 muestra una red de energía implementada con un controlador. La figura 6 muestra dos diagramas de bloques de controladores posibles. La figura 7 muestra una red de energía con una fuente que tiene varias antenas usadas para crear varias áreas de cobertura. La figura 8 muestra una red de energía con un controlador y una fuente con varias antenas usadas para crear varias áreas de cobertura. La figura 9 muestra una habitación para implementar una red de energía.

La figura 10 muestra un área de cobertura de antena de parche para la habitación mostrada en la figura 9. La figura 11 muestra la cobertura de la habitación mostrada en la figura 9 con una sola antena de parche en una de las esquinas . La figura 12 muestra una red de energía dentro de la habitación mostrada en la figura 9. La figura 13 muestra una red de energía con varios transmisores, varios controladores y varias antenas usadas para crear varias áreas de cobertura. La figura 14 muestra una red de energía con varios transmisores que tienen controladores integrados usados para crear varias áreas de cobertura. La figura 15 muestra una red de energía con un solo transmisor con varias antenas usadas para crear varias áreas de cobertura. La figura 16 muestra una red de energía con un solo transmisor que tiene varias antenas usadas para crear varias áreas de cobertura.

Descripción detallada de la Invención Un entendimiento completo de la invención se obtendrá a partir de la siguiente descripción cuando se tome en conjunto con las figuras anexas en las que los caracteres de referencia iguales identifican partes similares a lo largo . Para los propósitos de la siguiente descripción, los términos "superior", "inferior", "derecho", "izquierdo", "vertical", "horizontal", "arriba", "abajo" y derivados de los mismos se referirán a la invención como está orientada en las figuras. Sin embargo, se debe entender que la invención puede asumir muchas variaciones y secuencias de etapas alternativas, excepto cuando se especifique expresamente lo contrario. También se debe entender que los dispositivos y procesos específicos ilustrados en las figuras anexas, y descritos en la siguiente descripción, son simplemente modalidades ejemplares de la invención. Por consiguiente, las dimensiones específicas y otras características físicas relacionadas con las modalidades descritas en la presente no deben considerarse como limitativas. En referencia a las figuras en las que los números de referencia iguales se refieren a partes similares o idénticas a lo largo de las diferentes vistas, se muestra una red 10 para la transmisión de energía a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. La red 10 comprende un primer nodo 14 para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área 26. La primer área 26 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red 10 comprende un segundo nodo 16 para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área 28. La segunda área 28 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área 26 para definir un área de traslape. De preferencia, el primero y segundo nodos 14, 16 transmiten la energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros . Un nodo es un punto de emanación de energía, de preferencia de ondas de RF. Un nodo puede incluir una antena 23 en comunicación con un transmisor fuera del área de cobertura (posiblemente en otra área de cobertura) ; una antena 23 en comunicación con un transmisor 20 dentro del área de cobertura; o una unidad que contenga una antena y un transmisor. Un nodo también puede incluir un transmisor 36. La red 10 incluye de preferencia al menos un controlador 36 que controla la frecuencia o la polarización o los pulsos del primer nodo 14 y/o el segundo nodo 16. Cuando hay más de un controlador 36, de preferencia, al menos un controlador 36 se comunica con al menos otro controlador 36. La red 10 incluye de preferencia un tercer nodo 18 que tiene una tercer área 30 que tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima que traslapa la primer área 26. La red 10 incluye de preferencia un cuarto nodo 24 que tiene una cuarta área 32 que tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima que traslapa la segunda área 28, en donde el primero, segundo, tercero y cuarto nodos 14, 16, 18, 24 transmiten de preferencia energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros, por ejemplo, de acuerdo con la tabla 2. Cada nodo incluye de preferencia un transmisor 20 y una antena 22. De preferencia, cada controlador 36 está en comunicación con la antena 22 y/o el transmisor 20 de su nodo asociado. Cada controlador 36 tiene de preferencia una memoria 40 y una CPU o MCU 38 en comunicación con la memoria 40. La presente invención se refiere a una red 10 para la transmisión de energía a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. La red 10 comprende un primer nodo 14 para transmitir energía en forma inalámbrica en la primer área 26. La primer área 26 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red 10 comprende un segundo nodo 16 para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área 28. La segunda área 28 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red 10 comprende una fuente 34, de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF, en comunicación con el primero y segundo nodos 14, 16 que proporcionan energía a éstos. De preferencia, la primer área 26 y la segunda área 28 se traslapan. La red 10 incluye de preferencia un controlador 36 en comunicación con la fuente 34 que controla la transmisión de energía por el primer nodo 14 y el segundo nodo 16 de tal manera que la cancelación de fases de la energía transmitida por el primer nodo 14 y el segundo nodo 36 sea controlada. De preferencia, la red 10 incluye al menos un nodo adicional que tiene un área asociada en comunicación con la fuente 34. En forma preferible, la red 10 incluye al menos una fuente 34 adicional que tiene cada una nodos y controladores 36 respectivos, en donde los controladores 36 están en comunicación unos con otros. El controlador 36 está de preferencia en comunicación con la fuente 34 que controla la transmisión de energía en forma inalámbrica desde los nodos. De preferencia, los nodos transmiten energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros, por ejemplo, de acuerdo con la tabla 2. La presente invención se refiere a un método para la transmisión de energía a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. El método comprende la etapa de transmitir la energía en forma inalámbrica desde un primer nodo 14 en una primer área 26, la primer área 26 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Está la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo 16 en una segunda área 28. La segunda área 28 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área 26 para definir un área de traslape. De preferencia, la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo 16 incluye la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo 16 con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieran con la transmisión de energía desde el primer nodo 14. El primer nodo 14 también puede pulsar la transmisión de energía. La presente invención se refiere a un método para la transmisión de energía a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. El método comprende la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un primer nodo 14 en una primer área 26. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Está la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo 16 en una segunda área 28. La segunda área 28 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. Está la etapa de proporcionar energía al primero y segundo nodo 14, 16 desde una fuente de transmisión de energía de RF 34, de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF, en comunicación con ellos. En forma preferible, la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo 16 incluye la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo 16 con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieran con la transmisión de energía desde el primer nodo 14. El primer nodo 14 también puede pulsar la transmisión de energía. Está de preferencia la etapa de controlar con un controlador 36 en comunicación con la fuente 34 la frecuencia o polarización o pulso de energía transmitida por el primer nodo 14 y el segundo nodo 16. La presente invención se refiere a un controlador 36 para controlar la transmisión de energía de al menos una fuente 34 (de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF) , al menos un nodo, o al menos un transmisor 20 a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. El controlador 36 comprende de preferencia un procesador 38 que envía instrucciones a la fuente 34, el nodo, o el transmisor 20. El controlador 36 comprende una memoria 40 que almacena información que se refiere a la transmisión de energía de la fuente 34, el nodo o el transmisor 20. De preferencia, el controlador 36 incluye una antena 23 en comunicación con el procesador 38, por ejemplo, por medio de un transceptor 44, a través del cual se envían las instrucciones a la fuente 34. La presente invención se refiere a una red para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente. La red comprende primeros medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área. La primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. La red comprende segundos medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área. La segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape. De preferencia, los primeros medios incluyen un primer nodo, y los segundos medios incluyen un segundo nodo. La presente invención se refiere a un sistema para la transmisión de energía de RF. El sistema comprende un primer nodo 14 para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área de cobertura 26. La primer área de cobertura 26 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. El sistema comprende un segundo nodo 16 para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área de cobertura 28. La segunda área de cobertura 28 tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima. El sistema comprende al menos una fuente, de preferencia una fuente de transmisión de energía de RF en comunicación con el primer nodo 14 y el segundo nodo 16. El sistema comprende al menos un receptor 12, en donde el receptor 12 recibe energía de RF proveniente del primer nodo 14 cuando el por lo menos un receptor 12 está dentro de la primer área de cobertura '26 y del segundo nodo 16 cuando el por lo menos un receptor 12 está dentro de la segunda área de cobertura 28. El por lo menos un receptor 12 convierte la energía en corriente.

De preferencia, la primer área de cobertura 26 y la segunda área de cobertura 28 se traslapan para definir un área de traslape. El receptor 12 recibe de preferencia energía de RF proveniente del primer nodo 14 y el segundo nodo 16 en el área de traslape. De preferencia, el primer nodo 14 y el segundo nodo 16 transmiten la energía en varias frecuencias, polarizaciones y/o en pulsos. La energía de RF de preferencia no incluye datos. De preferencia, la energía de RF se usa para cargar al menos una batería. La energía de RF se usa de preferencia para energizar al menos un dispositivo. La presente invención se usa de preferencia para la transmisión de energía. El sistema comprende un receptor 12 que incluye una antena receptora 22. El sistema comprende un transmisor de energía de RF que incluye una antena transmisora, en donde el transmisor de energía de RF transmite energía de RF en varias polarizaciones, y el receptor convierte la energía de RF en corriente. La presente invención se refiere a un controlador 36 para controlar la transmisión de energía de al menos una fuente y/o al menos una antena 22 a un receptor 12 que convierte la energía en corriente. El controlador 36 comprende un medio para enviar instrucciones a la por lo menos una fuente y/o la por lo menos una antena 22. El controlador 36 comprende un medio para almacenar información que se refiera a la transmisión de energía. De preferencia, el medio para enviar instrucciones es un procesador 38. El medio para almacenar información es de preferencia una memoria 40. De preferencia, el controlador 36 incluye además una antena de comunicación 23 en comunicación con el procesador 38 a través de la cual se envían las instrucciones. Más específicamente, en la operación de la invención, para suministrar energía a dispositivos estacionarios y móviles usando energía de radiofrecuencia (RF) , es deseable establecer una infraestructura, por ejemplo, similar a una red de telefonía celular. Una red (infraestructura) puede tener varias formas diferentes. En referencia a la figura 1, una red 10 de acuerdo con la presente invención incluye un primer nodo 14 (implementado con un transmisor TXl) que proporciona energía a una primer área 26. Un segundo nodo 16 (implementado con el transmisor TX2) proporciona energía a una segunda área 28. Se debe notar que TXl y TX2 en la figura 1 contienen un transmisor de RF y una antena 22. Las figuras subsecuentes pueden usar el mismo bloque de transmisor 20 o pueden separar el transmisor 20 y antena 22, específicamente cuando el transmisor 20 esté excitando varias antenas 22. Cuando se excitan varias antenas, el transmisor 20 puede ser referido como una fuente o una fuente de transmisión de energía de RF y puede contener un interruptor, divisor u otro dispositivo para enrutar energía. La configuración de la figura 1 permite que TXl suministre energía a un dispositivo que incluya un receptor 12 en su área de cobertura (primer área 26) y TX2 suministra energía a un dispositivo que incluye un receptor 12 en su área de cobertura (segunda área 28) . El dispositivo que será energizado puede ser el mismo dispositivo que se mueva de la primer área 26 a la segunda área 28, y viceversa. Además, más de un dispositivo puede ser energizado por la red 10, por ejemplo, un dispositivo en cada área de cobertura. Asimismo, más de un dispositivo puede ser energizado dentro de cada área de cobertura. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, un primer dispositivo puede incluir un primer receptor RXl, un segundo dispositivo puede incluir un segundo receptor RX2 y un tercer dispositivo puede incluir un tercer receptor RX3. Los receptores 12, RXl, RX2, etc. incluyen una antena 22. Un área de cobertura se define por una fuerza de campo eléctrico y/o magnético mínima. Como un ejemplo, la primer área 26 puede definirse como un área en la cual la fuerza de campo eléctrico generada por TXl es mayor que dos voltios por metro (2 V/m) . En referencia a la figura 2, la^ primer área de cobertura 26 y la segunda área de cobertura 28 pueden traslaparse para proporcionar energía a un área más grande, la cual sea más grande que cualquier área de cobertura individual desde un solo transmisor 20. En un área de traslape, un dispositivo recibe energía desde ambos transmisores. Por ejemplo, en la posición mostrada, RX3 recibe energía tanto de TXl como de TX2. En referencia a la figura 3, una primer área 26 a una cuarta área 32 están dispuestas de tal manera que se traslapen unas con otras. Esto crea un área de cobertura 33 requerida que es mayor que cualquier área de cobertura individual (26, 28, 30 y 32). Se debe notar que cada área de cobertura puede traslapar una o más (o ninguna) otras áreas de cobertura, dependiendo del área de cobertura 33 requerida para la implementación de la red 10. En esta disposición, cada receptor 12 puede ser energizado por más de un transmisor 20 debido a un traslape de áreas . El traslape de áreas ocurre cuando dos o más transmisores 20 son capaces de producir una fuerza de campo mayor que el valor mínimo usado para definir las áreas en un punto dado. Como un ejemplo, un tercer receptor RX3 recibirá energía tanto de TXl como de un tercer transmisor TX3. La fusión de áreas puede ser expandida indefinidamente para cubrir áreas de cobertura requeridas 33 más grandes y disposiciones de cobertura total diferentes (es decir, que no sean un círculo) .

En una red de telefonía celular, el traslape de áreas es dañino para el desempeño de la red. Sin embargo, en la transmisión de energía de RF, el traslape de áreas no es dañino para el funcionamiento de la red 10. Las redes de telefonía celular tienen problemas con el traslape debido a las colisiones de datos. La falta de datos en las redes de energía de RF permite el traslape de áreas sin este problema. Un problema que sí se origina, no obstante, es la cancelación de fases . Esto es causado cuando dos ondas electromagnéticas (EM) interfieren en forma destructiva. Esta interferencia puede causar puntos muertos. Los puntos muertos son regiones en las que la fuerza de campo está debajo del valor mínimo definido. La cancelación de fases puede causar puntos muertos dentro de un área de cobertura. Como un ejemplo, en referencia a la figura 4, se puede calcular que un transmisor 20 debe ser capaz de suministrar la fuerza de campo requerida a un receptor 12 a seis metros. Si el dispositivo que contiene el receptor 12 es probado a un radio de seis metros a partir del transmisor 20, se puede encontrar que el dispositivo funcionará a seis metros. Sin embargo, existe una región entre dos y tres metros en la que la fuerza de campo es demasiado baja como para operar el dispositivo. Esta área es llamada a un punto muerto 38. Hay varias formas de combatir este aspecto. Un método, el cual es similar a una red celular simple, es el de tener los transmisores 20 de áreas traslapantes en diferentes frecuencias o canales . Otra solución es la de tener los transmisores 20 de áreas traslapantes en diferentes polarizaciones, tales como horizontal y vertical. La tabla 1 detalla cómo la red 10 en la figura 3 podría ser implementada para aliviar los puntos muertos.

Tabla 1 Métodos para aliviar puntos muertos para la red de la figura 3 También es posible alternar la polarización de una antena 22 en un área de cobertura dada (26, 28, 30, 32) de tal manera que la antena 22 cambie de horizontal a vertical en una forma repetitiva, mientras que no tome la polarización de un área de cobertura traslapante. Para lograr esto, un controlador 36 puede ser introducido en la red 10 para superar la operación de los transmisores 20 y/o antenas 22, como se muestra en la figura 5. La figura 6 muestra implementaciones adecuadas del controlador 36. Una implementación del controlador 36 contiene una unidad de procesamiento central (CCPU) o unidad microcontroladora (MCU) 38 y memoria 40. Esto se podría lograr usando un microprocesador o simplemente una computadora estándar. La salida del controlador está en comunicación con cada transmisor 20 y/o antena 22. Cada transmisor 20 y/o antena 22 contiene medios para recibir y/o transmitir datos e implementar un efecto deseado . El enlace de comunicación desde el controlador 36 puede implementarse con una conexión inalámbrica o un enlace inalámbrico. Cuando se usa un enlace inalámbrico, el controlador 36 contiene un transceptor 44 y una antena de comunicación 23. Cada transmisor 20 y/o antena 22 contiene también un transceptor y una antena de comunicación 23 para recibir y transmitir datos. En referencia a la figura 14, otra forma de implementar los métodos de conmutación es la de integrar un controlador 36 en cada unidad o nodo transmisor 14, 16, etc. Los controladores 36 pueden comunicarse sobre una conexión alámbrica o usando un enlace inalámbrico. La MCU o CPU de cada controlador 36 recibe y transmite datos e implementa el efecto deseado al comunicarse con el transmisor 20 y/o antena 22. La funcionalidad agregada proporcionada con un controlador 36, ya sea individual o integrada en cada unidad o nodo transmisor 14, 16, etc., permite métodos más elaborados para eliminar puntos muertos. Al introducir un controlador 36, cada área tiene conocimiento de las operaciones de las demás. Por esta razón, ahora es posible cambiar las frecuencias, polarizaciones y/o formas de las áreas. También se hace posible encender y apagar cada transmisor 20 para formar una red pulsante 10. La siguiente tabla resume pocos de los métodos posibles para eliminar puntos muertos usando la red de las figuras 5 y 14.

Tabla 2 Métodos para aliviar puntos muertos para la red de figuras 5 y 14 Como un ejemplo, la red 10 de la figura 5 puede usarse para proporcionar energía a sensores de parámetro en una planta de energía nuclear para detectar intrusos. Los cuatro transmisores TXl, TX2, TX3 y TX4 están dispuestos para proporcionar cobertura sobre una línea protectora completa (área de cobertura requerida 33) . Las antenas 22 podrían montarse sobre torres y producir patrones direccionales o omni-direccionales. Cada área de cobertura traslapante 26, 28, 30, 32 puede ser puesta en un canal separado. Las frecuencias de canal deben ser separadas lo suficientemente como para evitar interferencias, aunque podría ser benéfico mantener los canales lo suficientemente cerca de tal manera que el mismo diseño de antena 22 se pueda usar con cada transmisor 20. Otra modalidad de la presente invención se muestra en la figura 15. En la red 10, un solo transmisor 20 alimenta varias antenas 22. Las áreas de cobertura 26 y 28 pueden ser no traslapantes, como se muestra, o pueden traslaparse. Como se ilustra en la figura 16, el transmisor puede estar incluido en un área de cobertura 26. La red 10 puede ser expandida para incluir áreas de cobertura 30 y 32 adicionales como las mostradas en la figura 7. La distribución de energía de las antenas 22 puede lograrse en numerosas formas . Una forma incluye un sistema de alimentación paralela como el mostrado en la figura 7. El sistema de alimentación paralela es implementado al interior de un dispositivo para enrutar energía 48 (tal como un divisor de energía, interruptor) al transmisor 20. Cada una de las salidas provenientes del divisor de energía está conectada a una antena 22 con un área de cobertura 26, 28, 30, 32 asociada. La red 10 podría sufrir de cancelación de fases, lo cual a su vez causa puntos muertos. Una manera de aliviar este aspecto es usar un método similar al descrito en la solicitud de patente de E.U.A. provisional No. de serie 60/656,165, incorporada a manera de referencia en la presente. La solicitud describe pulsar el transmisor 20 para ayudar a incrementar la eficiencia del receptor 12. Este método de pulsación también se puede usar con una red 10 para ayudar a eliminar puntos muertos. Un ejemplo de una red pulsante 10 con un solo transmisor 20 se muestra en la figura 8. Un controlador 36 controla la salida de un transmisor 20 para pulsar cada antena 22 ya sea secuencialmente para asegurarse que sólo una antena 22 sea activa en un momento dado o en un patrón que no active las antenas 22 de áreas de cobertura traslapantes al mismo tiempo, pero que pueda activar las antenas 22 de áreas de cobertura no traslapantes al mismo tiempo. Ya que sólo una antena 22 en un área dada está activa en un momento dado, no ocurre cancelación de fases debido al traslape entre áreas . Existe aún cancelación de fases causada por reflexiones de objetos dentro del área de cobertura. Sin embargo, este método minimiza el efecto de la cancelación de fases causada por reflejos debido a que el campo está cambiando constantemente su ángulo de incidencia sobre un receptor 12. Como un ejemplo, en la figura 8, RX4 recibirá un campo desde la izquierda superior cuando el área de cobertura 26 esté activa, desde la derecha superior cuando el área de cobertura 28 esté activa, desde la izquierda inferior cuando el área de cobertura 30 esté activa y desde la derecha inferior cuando el área de cobertura 32 esté activa. En consecuencia, si RX4 está en un punto muerto del área de cobertura 30 debido a reflexiones, muy probablemente no estará en un punto muerto del área de cobertura 32. Esto significa que el receptor 12 capturará energía proveniente del sistema en esta ubicación. Otro problema que es aliviado por este sistema es el ensombrecimiento causado por varios receptores 12. El ensombrecimiento ocurre cuando un receptor 12 se localiza detrás de otro receptor 12 con respecto a un transmisor activo 20 o antena 22. El receptor 12 más cercano al transmisor 20 o antena 22 capturará la mayoría de la energía disponible a ese ángulo con respecto al transmisor 20 o antena 22. Esto significa que el receptor 12 en la parte de atrás recibirá muy poca o ninguna energía. Un ejemplo de esto se puede ver en la figura 8. Cuando el área de cobertura 28 está activa, RX2 desarrollará una sombra sobre RX5 y RX5 recibirá muy poca o ninguna energía. El uso de una red 10 usando pulsación elimina este problema. RX5 recibirá muy poca o ninguna energía proveniente de la antena 22 en el área de cobertura 28, pero cuando el área de cobertura 32 se active, RX5 recibirá energía. Se debe notar que el controlador 36 en la figura 8 se puede usar para cambiar la frecuencia, polarización o patrón de radiación de las antenas 22. Asimismo, si se encuentra adecuado, el controlador 36 podría integrarse en el transmisor 20. El controlador 36 puede estar en comunicación tanto con el transmisor 20 y/o con las antenas 22. Una red de prueba 10 similar a la red 10 mostrada en la figura 8 se construyó para una red de energía de RF. El área de cobertura se definió como una habitación 42 de 8.05 metros por 5.6 metros, como la ilustrada en la figura 9. Varias antenas para la red de prueba 10 se evaluaron para determinar áreas de cobertura individuales .

En la red de prueba 10 implementada, se usó una antena de parche 46. La figura 10 muestra un área de cobertura 50 para una antena de parche 46. Áreas de cobertura 50 más grandes pueden obtenerse al incrementar el nivel de energía del transmisor 20. Con un incremento en energía, el área de cobertura 50 mantendrá su forma general, pero las dimensiones se incrementarán.

La figura 11 muestra la cobertura provista por una sola antena de parche 46 en una de las esquinas. Como se puede ver en la figura 11, sólo se obtiene cobertura parcial. Para proporcionar una mejor cobertura, la red de prueba 10 incluye una antena de parche 46 en cada esquina para proporcionar cobertura sobre casi la habitación completa 42. Las cuatro antenas de parche 46 serán las mismas. La figura 12 muestra la cobertura lograda para la red de prueba 10 que incluye una antena de parche 14 en cada esquina. Se logró una cobertura casi completa. La sección rellena con diamantes es en donde las cuatro áreas de cobertura se traslapan. Las secciones rellenas con cuadrículas son en donde las tres áreas de cobertura que se traslapan, en tanto que las secciones rellenas con rayas diagonales son en donde dos áreas se traslapan. Las áreas blancas son en donde sólo está presente un área de cobertura. La red de prueba 10 se implemento con un solo transmisor 20, como se muestra en la figura 8. El transmisor 20 recibía su energía desde una red de suministro de CA de una habitación/edificio, pero también podría ser activada por otros medios de energía (fuente) , tales como un paquete de baterías. El transmisor 20 tenía un interruptor unipolar y de cuatro polos integrado. La operación del transmisor 20 se monitoreó por un transmisor 36, el cual fue implementado con un microcontrolador. Cada salida del interruptor se conectó a una antena 46 individual usando cable coaxial. El controlador 36 se usó para interrumpir secuencialmente las salidas del transmisor 20 a través de las cuatro antenas perimetrales 46 para producir una forma de onda pulsante desde cada antena 46. La implementación mostró una reducción en los efectos de ensombrecimiento y casi ningún punto muerto debido a las razones previamente descritas. Cuando se requieran áreas de cobertura más grandes, las redes 10 descritas anteriormente pueden ser expandidas para incluir más antenas 22, o las redes 10 mostradas en las figuras 7 y/u 8 pueden ser repetidas. La figura 13 ilustra una repetición de la red 10 mostrada en la figura 8. Las soluciones de frecuencia, polarización y pulsación descritas anteriormente pueden ser aplicadas a esta red usando controladores 36 para aliviar la interferencia. Como un ejemplo, si se emplea un método de pulsación, las redes 10 pueden ser diseñadas de tal manera que ninguna área de traslape se energice al mismo tiempo. Aunque la invención ha sido descrita en detalle en las modalidades anteriores para los propósitos de ilustración, se debe entender que este detalle es únicamente para ese propósito y que se pueden hacer variaciones a la misma para aquellos aspectos en la técnica sin alejarse del espíritu y alcance de la invención excepto por lo que pueda describirse por las siguientes reivindicaciones . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (38)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una red para transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizada porque comprende: un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima, y un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área, la segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape.

2. La red de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primero y segundo nodos transmiten energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros .

3. La red de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizada porque incluye al menos un controlador que controla la frecuencia o la polarización o los pulsos de al menos uno del primer nodo y el segundo nodo.

4. La red de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizada porque cuando hay más de un controlador, al menos un controlador se comunica con al menos otro controlador .

5. La red de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque incluye un tercer nodo que tiene una tercer área que tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima que traslapa la primer área.

6. La red de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque incluye un cuarto nodo que tiene una cuarta área que tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima que traslapa la segunda área, y en donde el primero, segundo, tercero y cuarto nodos transmiten energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros.

7. La red de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque cada nodo incluye un transmisor y una antena.

8. La red de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque cada controlador está en comunicación con la antena o el transmisor de su nodo asociado.

9. La red de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque cada controlador tiene una memoria y una CPU o MCU en comunicación con la memoria.

10. Una red para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizada porque comprende: un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en la primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima; un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área, la segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima, y una fuente en comunicación con el primero y segundo nodos que proporciona energía a éstos.

11. La red de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque la primer área y la segunda área se traslapan.

12. La red de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque incluye un controlador en comunicación con la fuente que controla la transmisión de energía por el primer nodo y el segundo nodo de tal manera que la cancelación de fases de la energía transmitida por el primer nodo y el segundo nodo sea controlada.

13. La red de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque incluye una pluralidad de nodos adicionales que tienen un área asociada en comunicación con la fuente.

14. La red de conformidad con la reivindicación 13 , caracterizada porque cada nodo incluye una antena.

15. La red de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque incluye una pluralidad de fuentes adicionales que tienen cada una nodos y controladores respectivos, en donde los controladores están en comunicación unos con otros .

16. La red de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el controlador está en comunicación con la fuente que controla la transmisión de energía en forma inalámbrica desde los nodos con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros.

17. La red de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque los nodos transmiten energía en forma inalámbrica con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieren unos con otros.

18. Un método para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizado porque comprende las etapas de: transmitir energía en forma inalámbrica desde un primer nodo en una primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo en una segunda área, la segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo incluye la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieran con la transmisión de energía desde el primer nodo.

20. Un método para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizado porque comprende las etapas de: transmitir energía en forma inalámbrica desde un primer nodo en una primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima; transmitir energía en forma inalámbrica desde un segundo nodo en una segunda área, la segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima, y proporcionar energía al primero y segundo nodos desde una fuente en comunicación con ellos.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo incluye la etapa de transmitir energía en forma inalámbrica desde el segundo nodo con diferentes frecuencias o diferentes polarizaciones o en pulsos que no interfieran con la transmisión de energía desde el primer nodo.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque incluye la etapa de controlar con un controlador en comunicación con la fuente la frecuencia o polarización o cuando un pulso de energía se transmita por el primer nodo y el segundo nodo.

23. Un controlador para controlar la transmisión de energía de al menos una fuente y/o una antena a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizado porque comprende : un procesador que envía instrucciones a la fuente y/o la antena, y una memoria que almacena información que se refiere a la transmisión de energía de la fuente.

24. El controlador de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque incluye una antena en comunicación con el procesador, a través del cual se envían las instrucciones a la fuente y/o la antena para controlar la fuente y/o antena.

25. Una red para la transmisión de energía a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizada porque comprende: primeros medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área, la primer área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y segundos medios para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área, la segunda área tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima y traslapa la primer área para definir un área de traslape.

26. La red de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque los primeros medios incluyen un primer nodo, y los segundos medios incluyen un segundo nodo.

27. Un sistema para la transmisión de energía de RF, caracterizado porque comprende: un primer nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una primer área de cobertura, la primer área de cobertura tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima; un segundo nodo para transmitir energía en forma inalámbrica en una segunda área de cobertura, la segunda área de cobertura tiene una fuerza de campo eléctrico o magnético mínima; al menos una fuente en comunicación con el primer nodo y el segundo nodo y al menos un receptor, en donde el receptor recibe energía de RF proveniente del primer nodo cuando el por lo menos un receptor está dentro de la primer área de cobertura y del segundo nodo cuando el por lo menos un receptor está dentro de la segunda área de cobertura, y el por lo menos un receptor convierte la energía en corriente.

28. El sistema de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la primer área de cobertura y la segunda área de cobertura se traslapan para definir un área de traslape.

29. El sistema de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el receptor recibe energía de RF proveniente del primer nodo y el segundo nodo en el área de traslape.

30. El sistema de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el primer nodo y el segundo nodo transmiten energía en varias frecuencias, polarizaciones y/o en pulsos.

31. El sistema de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la energía de RF no incluye datos.

32. El sistema de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque la energía de RF se usa para cargar al menos una batería.

33. El sistema de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la energía de RF se usa para energizar al menos un dispositivo.

34. Un sistema para la transmisión de energía, caracterizado porque comprende: un receptor que incluye una antena receptora y un transmisor de energía de RF que incluye una antena transmisora, en donde el transmisor de energía de RF transmite energía de RF en varias polarizaciones, y el receptor convierte la energía de RF en corriente directa.

35. Un controlador para controlar la transmisión de energía de al menos una fuente y/o al menos una antena a un receptor que convierte la energía en corriente, caracterizado porque comprende: un medio para enviar instrucciones a la por lo menos una fuente y/o la por lo menos una antena, y un medio para almacenar información que se refiera a la transmisión de energía.

36. El controlador de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el medio para enviar instrucciones es un procesador.

37. El controlador de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el medio para almacenar información es una memoria.

38. El controlador de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque incluye además una antena de comunicación en comunicación con el procesador a través de la cual se envían las instrucciones.