專利名稱：一種基于zigbee的節(jié)能型智能無線充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及電子產(chǎn)品的充電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置。
背景技術(shù)：
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們使用的電子產(chǎn)品的種類越來越多，但為手機(jī)，MP3，筆記本電腦的話需要不同的充電器，不僅給日常的生活帶來不便，而且重復(fù)的插拔容易損害電子產(chǎn)品和充電器。[0003]為了解決這種問題，出現(xiàn)了非接觸式無線充電器，也叫做無線充電器，它與傳統(tǒng)的充電器相比，沒有了有線插頭，它采用電磁感應(yīng)原理，通過線圈實現(xiàn)能量的傳遞，無線充電器一般由發(fā)射端和接收端構(gòu)成，發(fā)射端產(chǎn)生的能量通過線圈傳遞到接收端，對電池進(jìn)行充 H1^ ο[0004]但目前的無線充電器還存在一些缺點，主要有1、充電方式單一，只能對某一特定的電壓進(jìn)行充電，比如常用的4. 2V鋰電池，充電范圍窄，且充電方式一般采用恒壓充電方式，對電池的保護(hù)不夠。2、接收端完成對電池的充電后，接收裝置停止對電池充電，但發(fā)射端仍在發(fā)射電磁波，造成了能源的浪費。當(dāng)有多個被充電設(shè)備在接收端充電時，發(fā)射端不能準(zhǔn)確的判斷接收端多個電池的充電情況，容易造成某個電池過沖或全體沖完電發(fā)射端沒有及時的斷電造成電能的浪費。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的是提供一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，能實現(xiàn)寬電壓范圍的充電過程，防止電池過沖，且能耗損失小。[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，其特征在于，包括發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元包括與外部220V電源相連接的發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊上連接有一號穩(wěn)壓模塊、二號穩(wěn)壓模塊以及繼電器，一號穩(wěn)壓模塊與發(fā)射端單片機(jī)連接，二號穩(wěn)壓模塊與一號ZIGBEE模塊連接，一號 ZIGBEE模塊與發(fā)射端單片機(jī)連接，發(fā)射端單片機(jī)還與繼電器相連接，繼電器上依次連接有高頻電磁波產(chǎn)生模塊以及發(fā)射線圈；[0007]接收單元包括與發(fā)射線圈無線連接的接收線圈，接收線圈上連接有接收端AC-DC 轉(zhuǎn)換模塊，接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊上連接有三號穩(wěn)壓模塊和四號穩(wěn)壓模塊，三號穩(wěn)壓模塊上連接有接收端單片機(jī)，四號穩(wěn)壓模塊上連接有二號ZIGBEE模塊，接收端單片機(jī)與二號 ZIGBEE模塊相連接，接收端單片機(jī)上依次連接有電池充電模塊、充電電路以及電池保護(hù)模塊，電池充電模塊與三號穩(wěn)壓模塊相連接，充電電路和接收端單片機(jī)之間連接有狀態(tài)檢測模塊；一號ZIGBEE模塊1-4與二號ZIGBEE模塊2-9無線通訊連接。[0008]進(jìn)一步地，電池充電模塊包括與接收端單片機(jī)相連接的電阻R11，電阻Rll的另一端與二極管D6的陽極、以及電容C20的陽極相連接，所述二極管D6的陰極以及電容C20的陰極均連接在光耦U4的輸入端，所述光耦U4的輸出端連接有升降壓變換電路；[0009]升降壓變換電路包括電阻R8、電阻R12以及場效應(yīng)管Q3，所述電阻R8的一端、電阻R12的一端以及場效應(yīng)管Q3的柵極均與光耦U4的輸出端連接，電阻R8的另一端以及場效應(yīng)管Q3的漏極均與穩(wěn)壓模塊連接，電阻R12的另一端為接地端，場效應(yīng)管Q3的源極與電感L5的一端、以及二極管D5的陰極相連接，二極管D5的陽極與電容C18的陰極以及電阻 RlO的一端相連接后接地，電感L5的另一端、電容C18的陽極以及電阻RlO的另一端均與電阻R12的接地端相連接后，作為用于和充電電路相連接的電源輸出。[0010]更進(jìn)一步地，狀態(tài)檢測模塊包括電阻R9、電阻R14和運算放大器，電阻R9的一端與充電電路相連接，電阻R9的另一端與電阻R13的一端以及電容C19的一端相連接，電阻 R13的另一端與電阻15的一端相連接，電阻R15的另一端為接地端，電容C19的另一端與電阻R15的接地端相連接，電阻R13和電阻R15之間作為與接收端單片機(jī)相連接的電壓檢測輸出端；[0011]電阻R14的一端以及運算放大器的反相輸入端均與充電電路相連接，電阻R14的另一端與電阻R16的一端相連接并為接地端，電阻R16的另一端與運算放大器的同相輸入端、以及電阻R18的一端相連接，電阻R18的另一端與運算放大器的輸出端相連接，并作為與接收端單片機(jī)相連接的電流檢測輸出端。[0012]本實用新型中，發(fā)射單元通過發(fā)射線圈產(chǎn)生高頻電磁波，接收單元的接收線圈接收到高頻電磁波后，根據(jù)接收端單片機(jī)對充電電路即電池信息的采集決定使用多大的充電電壓，通過電池充電模塊產(chǎn)生相應(yīng)的電壓對充電電路進(jìn)行充電，電池保護(hù)模塊檢測到電池充電完成后，切斷充電電路的供電。同時，信息通過二號ZIGBEE模塊傳送到一號ZIGBEE 模塊，一號ZIGBEE模塊將信息傳送到發(fā)射端單片機(jī)，發(fā)射端單片機(jī)通過繼電器切斷交流供電，高頻電磁波產(chǎn)生模塊停止工作。本實用新型在使用時，還能設(shè)置多個接收單元，以及與各接收單元相對應(yīng)的多組繼電器、高頻電磁波產(chǎn)生模塊以及發(fā)射線圈，即可實現(xiàn)同時進(jìn)行多個電池?zé)o線充電的需要。因此，本實用新型能實現(xiàn)多點寬電壓充電，不同電壓的充電電池可以同時充電，并通過ZIGBEE模塊實時顯示充電情況，全部充電完成后會自動切斷電磁發(fā)射端的供電，節(jié)省電能。


[0013]圖1是本實用新型中的發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)框圖；[0014]圖2是本實用新型中的接收單元的結(jié)構(gòu)框圖；[0015]圖3是本實用新型中的電池充電模塊的電路圖；[0016]圖4是本實用新型中的狀態(tài)檢測模塊的電路圖。
具體實施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。[0018]如圖1所示，本實用新型一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，包括發(fā)射單元和接收單元。發(fā)射單元包括與外部220V電源相連接的發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊1-1，發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊1-1上連接有一號穩(wěn)壓模塊1-3、二號穩(wěn)壓模塊1-5以及繼電器1_6。 一號穩(wěn)壓模塊1-3與發(fā)射端單片機(jī)1-2連接，二號穩(wěn)壓模塊1-5與一號ZIGBEE模塊1_4連接，一號ZIGBEE模塊1-4與發(fā)射端單片機(jī)1-2連接，發(fā)射端單片機(jī)1_2還與繼電器1-6相連接，繼電器1-6上依次連接有高頻電磁波產(chǎn)生模塊1-7以及發(fā)射線圈1-8。[0019]如圖2所示，接收單元包括與發(fā)射線圈1-8無線連接的接收線圈2-1，接收線圈 2-1上連接有接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊2-2，接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊2_2上連接有三號穩(wěn)壓模塊2-3和四號穩(wěn)壓模塊2-10，三號穩(wěn)壓模塊2-3上連接有接收端單片機(jī)2-4，四號穩(wěn)壓模塊 2-10上連接有二號ZIGBEE模塊2-9，接收端單片機(jī)2-4與二號ZIGBEE模塊2-9相連接，接收端單片機(jī)2-4上依次連接有電池充電模塊2-6、充電電路2-7以及電池保護(hù)模塊2-8，電池充電模塊2-6與三號穩(wěn)壓模塊2-3相連接，充電電路2-7和接收端單片機(jī)2-4之間連接有狀態(tài)檢測模塊2-5。[0020]一號ZIGBEE模塊1_4與二號ZIGBEE模塊2_9無線通訊連接，且均為符合ZIGBEE 通信規(guī)范的IC芯片，主要用于實現(xiàn)發(fā)射單元和接收單元的通信。[0021]發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊1-1與接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊2_2均為電橋式整流模塊。 一號穩(wěn)壓模塊1-3和三號穩(wěn)壓模塊2-3均為輸出電壓為5V的IC穩(wěn)壓芯片，二號穩(wěn)壓模塊 1-5和四號穩(wěn)壓模塊2-10均為輸出電壓為3. 3V的IC穩(wěn)壓芯片。高頻電磁波產(chǎn)生模塊1_7 為6反向門IC芯片。電池保護(hù)模塊2-8為S8261電池保護(hù)IC芯片。[0022]如圖3所示，電池充電模塊2-6包括與接收端單片機(jī)2-4相連接的電阻R11，電阻 Rll的另一端與二極管D6的陽極、以及電容C20的陽極相連接，二極管D6的陰極以及電容 C20的陰極均連接在光耦U4的輸入端，光耦U4的輸出端連接有升降壓變換電路。[0023]升降壓變換電路包括電阻R8、電阻R12以及場效應(yīng)管Q3，電阻R8的一端、電阻R12 的一端以及場效應(yīng)管Q3的柵極均與光耦U4的輸出端連接，電阻R8的另一端以及場效應(yīng)管 Q3的漏極均與穩(wěn)壓模塊2-3連接，電阻R12的另一端為接地端，場效應(yīng)管Q3的源極與電感 L5的一端、以及二極管D5的陰極相連接，二極管D5的陽極與電容C18的陰極以及電阻RlO 的一端相連接后接地，電感L5的另一端、電容C18的陽極以及電阻RlO的另一端均與電阻 R12的接地端相連接后，作為用于和充電電路2-7相連接的電源輸出。[0024]如圖4所示，狀態(tài)檢測模塊2-5包括電阻R9、電阻R14和運算放大器，電阻R9的一端與充電電路2-7相連接，電阻R9的另一端與電阻R13的一端以及電容C19的一端相連接，電阻R13的另一端與電阻15的一端相連接，電阻R15的另一端為接地端，電容C19的另一端與電阻R15的接地端相連接，電阻R13和電阻R15之間作為與接收端單片機(jī)2-4相連接的電壓檢測輸出端。電阻R14的一端以及運算放大器的反相輸入端均與充電電路2-7相連接，電阻R14的另一端與電阻R16的一端相連接并為接地端，電阻R16的另一端與運算放大器的同相輸入端、以及電阻R18的一端相連接，電阻R18的另一端與運算放大器的輸出端相連接，并作為與接收端單片機(jī)2-4相連接的電流檢測輸出端。[0025]本實用新型的工作原理是發(fā)射單元中，發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊1-1把220V的市電轉(zhuǎn)換成12至15V的直流電壓，再通過一號穩(wěn)壓模塊1-3和二號穩(wěn)壓模塊1-5，把電壓分別變換成發(fā)射端單片機(jī)1-2和一號ZIGBEE模塊1-4所需的電壓，使得發(fā)射端單片機(jī)1_2和一號ZIGBEE模塊1-4可以正常工作。同時，發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊1_1給高頻電磁波產(chǎn)生模塊1-7提供工作電壓，高頻電磁波產(chǎn)生模塊1-7產(chǎn)生高頻電磁波，并通過發(fā)射線圈1-8把能量以電磁波的形式傳遞出去。[0026]接收單元中，接收線圈2-1接收到傳過來的高頻電磁波后，通過接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊2-2進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的電壓通過三號穩(wěn)壓模塊2-3和四號穩(wěn)壓模塊2-10，把電壓分別變換成接收端單片機(jī)2-4與二號ZIGBEE模塊2_9所需的電壓。當(dāng)有充電電池放置在充電電路上時，以4. 2V的鋰電池充電為例，狀態(tài)檢測模塊2-5首先對電池進(jìn)行采樣，通過采集電池的充電電流和兩端電壓，接收端單片機(jī)2-4決定電池充電模塊2-6采用何種方式對充電電路2-7充電。電池保護(hù)模塊檢測到電池充電完成后，切斷充電電路的供電。另外，還能通過二號ZIGBEE模塊2-9自身的片上溫度傳感器采集電池溫度，并傳送到接收端單片機(jī) 2-4 中。[0027]當(dāng)狀態(tài)檢測模塊2-5采集電池的充電電流和兩端電壓信息，接收端單片機(jī)2-4據(jù)此信息改變PWM管腳輸出的占空比，并接入電池充電模塊2-6中。當(dāng)電池的充電電壓低于恒壓充電或恒流充電的低門限電壓時，接收端單片機(jī)2-4的PWM波通過光耦U4后進(jìn)入升降壓變換電路，場效應(yīng)管Q3相當(dāng)于一個開關(guān)，在場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通且二極管D5截止的期間，輸入的電壓向電感L5輸入能量，依靠電容C18保持電壓不變；在場效應(yīng)管Q3截止且二極管D5 導(dǎo)通的期間，電感L5把能量釋放給負(fù)載電阻R10，場效應(yīng)管Q3導(dǎo)通的時間越長，電阻RlO的電壓越高，場效應(yīng)管導(dǎo)通的時間由PWM的占空比決定。這樣，實現(xiàn)了對不同電壓充電電池的充電。[0028]電池保護(hù)模塊2-8檢測到電池兩端的電壓低于電池的最低使用電壓時，會使得充電電路2-7斷開，阻止電池過放。
權(quán)利要求1.一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，其特征在于，包括發(fā)射單元和接收單元，所述發(fā)射單元包括與外部220V電源相連接的發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊(1-1)，所述發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊(1-1)上連接有一號穩(wěn)壓模塊(1-3)、二號穩(wěn)壓模塊(1-5)以及繼電器 (1-6)，所述一號穩(wěn)壓模塊(1-3)與發(fā)射端單片機(jī)(1-2)連接，所述二號穩(wěn)壓模塊(1-5)與一號ZIGBEE模塊(1-4)連接，所述一號ZIGBEE模塊(1-4)與發(fā)射端單片機(jī)(1-2)連接，所述發(fā)射端單片機(jī)(1-2)還與繼電器(1-6)相連接，所述繼電器(1-6)上依次連接有高頻電磁波產(chǎn)生模塊(1-7)以及發(fā)射線圈(1-8)；所述接收單元包括與發(fā)射線圈(1-8)無線連接的接收線圈0-1)，所述接收線圈(2-1) 上連接有接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊0-2)，所述接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊(2- 上連接有三號穩(wěn)壓模塊(2- 和四號穩(wěn)壓模塊(2-10)，所述三號穩(wěn)壓模塊(2- 上連接有接收端單片機(jī) 0-4)，四號穩(wěn)壓模塊O-10)上連接有二號ZIGBEE模塊，所述接收端單片機(jī)(2_4) 與二號ZIGBEE模塊(2-9)相連接，所述接收端單片機(jī)(2_4)上依次連接有電池充電模塊 0-6)、充電電路0-7)以及電池保護(hù)模塊0-8)，所述電池充電模塊(2-6)與三號穩(wěn)壓模塊(2- 相連接，所述充電電路(2-7)和接收端單片機(jī)(2-4)之間連接有狀態(tài)檢測模塊 (2-5)；所述一號ZIGBEE模塊(1-4)與二號ZIGBEE模塊(2-9)無線通訊連接。
2.按照權(quán)利要求1所述一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，其特征在于，所述電池充電模塊(2-6)包括與接收端單片機(jī)(2-4)相連接的電阻R11，所述電阻Rll的另一端與二極管D6的陽極、以及電容C20的陽極相連接，所述二極管D6的陰極以及電容C20的陰極均連接在光耦U4的輸入端，所述光耦U4的輸出端連接有升降壓變換電路；所述升降壓變換電路包括電阻R8、電阻R12以及場效應(yīng)管Q3，所述電阻R8的一端、電阻R12的一端以及場效應(yīng)管Q3的柵極均與光耦U4的輸出端連接，所述電阻R8的另一端以及場效應(yīng)管Q3的漏極均與穩(wěn)壓模塊(2- 連接，所述電阻R12的另一端為接地端，所述場效應(yīng)管Q3的源極與電感L5的一端、以及二極管D5的陰極相連接，所述二極管D5的陽極與電容C18的陰極以及電阻RlO的一端相連接后接地，所述電感L5的另一端、電容C18的陽極以及電阻RlO的另一端均與電阻R12的接地端相連接后，作為用于和充電電路(2-7)相連接的電源輸出。
3.按照權(quán)利要求1或2所述一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊(2-5)包括電阻R9、電阻R14和運算放大器，所述電阻R9的一端與充電電路(2-7)相連接，所述電阻R9的另一端與電阻R13的一端以及電容C19的一端相連接，所述電阻R13的另一端與電阻15的一端相連接，所述電阻R15的另一端為接地端，所述電容C19的另一端與電阻R15的接地端相連接，所述電阻R13和電阻R15之間作為與接收端單片機(jī)(2-4)相連接的電壓檢測輸出端；所述電阻R14的一端以及運算放大器的反相輸入端均與充電電路(2-7)相連接，所述電阻R14的另一端與電阻R16的一端相連接并為接地端，所述電阻R16的另一端與運算放大器的同相輸入端、以及電阻R18的一端相連接，所述電阻R18的另一端與運算放大器的輸出端相連接，并作為與接收端單片機(jī)(2-4)相連接的電流檢測輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置，包括發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元包括發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，發(fā)射端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊向相連接的發(fā)射端單片機(jī)以及一號ZIGBEE模塊供電，發(fā)射端單片機(jī)與繼電器相連接，繼電器上依次連接有高頻電磁波產(chǎn)生模塊以及發(fā)射線圈；接收單元包括相連接的接收線圈和接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，接收端AC-DC轉(zhuǎn)換模塊向相連接的接收端單片機(jī)和二號ZIGBEE模塊供電，接收端單片機(jī)上依次連接有電池充電模塊、充電電路以及電池保護(hù)模塊，還包括電池保護(hù)模塊；一號ZIGBEE模塊與二號ZIGBEE模塊無線通訊連接。本實用新型能實現(xiàn)寬電壓范圍的充電，防止電池過沖。
文檔編號H02J7/02GK202333932SQ20112046011
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者趙華 申請人:趙華