專利名稱：用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潔具電能供應(yīng)系統(tǒng)，特別是指用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的潔具中，如自動(dòng)出水的水龍頭或小便池，通常是通過一紅外感應(yīng)裝置與電 磁閥或電機(jī)配合以控制出水，并且此整個(gè)裝置早期均是由市電供電，因此在安裝此潔具時(shí) 需要事先將配套的電源插座等設(shè)置好，此無疑會(huì)增加安裝的復(fù)雜性，特別是在后續(xù)變動(dòng)時(shí) 則非常麻煩。對(duì)此業(yè)界也開發(fā)出通過干電池供電的裝置，如此可降低對(duì)使用環(huán)境的依賴性， 從而增加使用的范圍。但是由于干電池電能有限，使用者需注意及時(shí)更換電池，從而也顯得 較為不便，并且也不利于降低該潔具的維護(hù)費(fèi)用，從而也限制了該潔具的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有的潔 具供電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境依賴性較大、使用不便捷及維護(hù)成本較高的缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，實(shí)施本發(fā)明的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)包括射頻功 率發(fā)射電路及射頻功率接收電路。其中該射頻功率發(fā)射電路將電能轉(zhuǎn)換為磁能。而射頻功 率接收電路將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中。并且 該射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路還分別設(shè)有用以實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路及射頻 功率接收電路之間數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)陌l(fā)射電路通信單元及接收電路通信單元。依據(jù)上述主要特征，該射頻功率發(fā)射電路包括直流電源、振蕩電路、調(diào)幅電路、放 大電路及LC諧振發(fā)射電路，其中振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)經(jīng)調(diào)幅電路及放大電路將直 流電路提供的能量調(diào)制為高頻交流電并輸出至LC諧振發(fā)射電路，該LC諧振發(fā)射電路通過 發(fā)射線圈將電能轉(zhuǎn)換為磁能。依據(jù)上述主要特征，發(fā)射電路通信單元包括第一控制單元及第一包絡(luò)檢波電路， 該第一控制單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后，通過調(diào)幅電路疊加到高頻交流電再通過該LC諧振發(fā) 射電路發(fā)射出。依據(jù)上述主要特征，射頻功率接收電路包括LC諧振接收電路及能量收集電路，其 中LC諧振接收電路的接收線圈位于發(fā)射線圈的磁場(chǎng)內(nèi)，將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收 集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中。依據(jù)上述主要特征，該接收電路通信單元包括第二包絡(luò)檢波電路、負(fù)載調(diào)制電路 及第二控制單元。其中第二包絡(luò)檢波電路對(duì)LC諧振接收電路接收到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值 進(jìn)行包絡(luò)檢波，并輸出至第二控制單元解碼，實(shí)現(xiàn)發(fā)射電路到接收電路的數(shù)據(jù)傳輸。而第二 控制單元對(duì)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，再由負(fù)載調(diào)制電路根據(jù)編碼結(jié)果改變接收線圈的負(fù)載，引 起發(fā)射線圈電感量的變化，改變發(fā)射線圈上的諧振電壓，再通過第一包絡(luò)檢波電路對(duì)諧振 電壓包絡(luò)檢波，將射頻功率接收電路的數(shù)據(jù)輸出到第一控制單元解碼，實(shí)現(xiàn)接收電路到發(fā) 射電路的數(shù)據(jù)傳輸。
依據(jù)上述主要特征，該振蕩電路的頻率為13. 56MHz。依據(jù)上述主要特征，該調(diào)幅電路為ASK調(diào)幅電路。依據(jù)上述主要特征，該發(fā)射線圈和接收線圈采用平面空芯線圈，同軸放置。依據(jù)上述主要特征，該射頻功率發(fā)射電路到射頻功率接收電路的數(shù)據(jù)采用串行通 信編碼方式。依據(jù)上述主要特征，該射頻功率接收電路到射頻功率發(fā)射電路的返回?cái)?shù)據(jù)采用脈 沖寬度編碼調(diào)制方式/或其它串行編碼方式。依據(jù)上述主要特征，該放大電路采用D類放大。依據(jù)上述主要特征，該電能儲(chǔ)存單元為充電電池或大容量電容。依據(jù)上述主要特征，射頻功率接收電路的第二控制單元與電能儲(chǔ)存單元耦接，以 偵測(cè)該電能儲(chǔ)存單元電量。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明無線充/供電系統(tǒng)設(shè)置電能轉(zhuǎn)換為磁能的射頻功率發(fā) 射電路以及將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中的射 頻功率接收電路。并且，本發(fā)明無線充/供電系統(tǒng)還包括實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路與射頻功 率接收電路之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射電路通信單元及接收電路通信單元。通過這樣設(shè)置，在實(shí) 現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路之間能量傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳 輸。如此在實(shí)際的使用時(shí)，利用射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路可分開設(shè)置并利用 無線傳輸能量及數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，可將射頻功率接收電路設(shè)置于潔具內(nèi)部，而將射頻功率發(fā)射 電路設(shè)置于潔具外部，如此可增加設(shè)計(jì)的彈性空間，具有更佳的適用性。

圖1是實(shí)施本發(fā)明的潔具的電路系統(tǒng)組成方框圖。實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，為實(shí)施本發(fā)明的潔具的電路系統(tǒng)組成方框圖，本發(fā)明只是針對(duì) 潔具的電路系統(tǒng)中無線充/供電部分進(jìn)行說明，至于其他的結(jié)構(gòu)，因非本發(fā)明的重點(diǎn)，此處 不再詳細(xì)說明。實(shí)施本發(fā)明用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)包括射頻功率發(fā)射電路1及射頻功率 接收電路2。其中射頻功率發(fā)射電路1 一般包括振蕩電路10、直流電源12、放大電路13、調(diào) 幅電路14、及LC諧振發(fā)射電路16，其中振蕩電路10與調(diào)幅電路14耦接，該振蕩電路10產(chǎn) 生高頻振蕩信號(hào)。在本實(shí)施例中其頻率為13. 56MHz，為國際開放頻段，并且其二次及三次諧 波也為國際開放頻段。該振蕩電路10產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)輸入至調(diào)幅電路14進(jìn)行調(diào)幅，進(jìn) 行調(diào)幅后的信號(hào)輸入至放大電路13后將直流電源12提供的能量進(jìn)行調(diào)制，從而形成高頻 交流電并輸出至LC諧振發(fā)射電路16。該LC諧振發(fā)射電路16通過其發(fā)射線圈(未圖示) 將電能轉(zhuǎn)換為磁能，并在發(fā)射線圈一定距離內(nèi)形成一個(gè)高頻的磁場(chǎng)。在本發(fā)明一具體的實(shí) 施方式中，該放大電路可采用D類放大，為了增大功率，可采用兩個(gè)放大器并聯(lián)。射頻功率接收電路2包括LC諧振接收電路26及能量收集電路23，其中LC諧振接 收電路26的接收線圈(未圖示)位于發(fā)射線圈的磁場(chǎng)內(nèi)，將磁能轉(zhuǎn)換為電能，并通過接收 線圈上的橋式整流及電容濾波電路(未圖示)，而轉(zhuǎn)換為可以利用的直流電并通過能量收 集電路23輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元22 (如充電電池或大容量電容)中，如此完成能量的傳輸過程。而對(duì)于射頻功率發(fā)射電路1與射頻功率接收電路2之間的數(shù)據(jù)傳輸，該射頻功率 發(fā)射電路1還設(shè)有發(fā)射電路通信單元(未標(biāo)號(hào))。該發(fā)射電路通信單元包括第一控制單元 11及第一包絡(luò)檢波電路15。而該射頻功率接收電路2對(duì)應(yīng)設(shè)有接收電路通信單元(未標(biāo) 號(hào))。該接收電路通信單元包括第二包絡(luò)檢波電路24、負(fù)載調(diào)制電路25及第二控制單元 20。所述射頻功率發(fā)射電路1至射頻功率接收電路2的數(shù)據(jù)傳輸，是通過第一控制單 元11將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后，通過調(diào)幅電路14疊加到高頻交流電通過該LC諧振發(fā)射電路16 發(fā)射出。而第二包絡(luò)檢波電路24對(duì)LC諧振接收電路26接收到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值進(jìn)行 包絡(luò)檢波，并輸出至第二控制單元20解碼，以實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路1至射頻功率接收電 路2的數(shù)據(jù)傳輸。在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施方式中，該調(diào)幅電路14采用100%ASK調(diào)幅，具有 非常高的抗干擾能力所述射頻功率接收電路2至射頻功率發(fā)射電路1的數(shù)據(jù)傳輸，是通過負(fù)載調(diào)制電 路25依據(jù)數(shù)據(jù)編碼結(jié)果改變接收線圈的負(fù)載，從而引起發(fā)射線圈電感量的變化，從而改變 發(fā)射線圈上的諧振電壓，再通過第一包絡(luò)檢波電路15對(duì)諧振電壓包絡(luò)檢波，將射頻功率接 收電路2的數(shù)據(jù)輸出第一控制單元11解碼，從而實(shí)現(xiàn)射頻功率接收電路2至射頻功率發(fā)射 電路1的數(shù)據(jù)傳輸。在具體實(shí)施時(shí)，射頻功率接收電路2的第二控制單元20還與一外部應(yīng)用單元21 耦接。此外部應(yīng)用單元21可為顯示單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元或位置檢測(cè)單元，并且該第二控制 單元20還與電能儲(chǔ)存單元22耦接以對(duì)該電能儲(chǔ)存單元22的電量進(jìn)行檢測(cè)。即如果該電 能儲(chǔ)存單元22的電量已滿，則發(fā)出信號(hào)令射頻功率發(fā)射電路1停止充電。而該電能儲(chǔ)存單 元22的電量不足時(shí)，則發(fā)出信號(hào)令射頻功率發(fā)射電路1開始充電。并且射頻功率接收電路 2與射頻功率發(fā)射電路1之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼規(guī)則和通信協(xié)議可根據(jù)具體應(yīng)用定義，如射 頻功率發(fā)射電路到射頻功率接收電路的數(shù)據(jù)采用串行通信的編碼方式。而射頻功率接收電 路到射頻功率發(fā)射電路的返回?cái)?shù)據(jù)采用的脈沖寬度編碼調(diào)制方式。另外，射頻功率發(fā)射電 路1的發(fā)射線圈和射頻功率接收電路2的接收線圈采用平面空芯線圈，同軸放置。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明無線充/供電系統(tǒng)設(shè)置電能轉(zhuǎn)換為磁能的射頻功率發(fā) 射電路以及將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中的射 頻功率接收電路。并且，本發(fā)明無線充/供電系統(tǒng)還包括實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路與射頻功 率接收電路之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射電路通信單元及接收電路通信單元。通過這樣設(shè)置，在實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路之間能量傳輸?shù)耐?時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸。具有數(shù)據(jù)的雙向傳輸功能的無線充/供電系統(tǒng)，可以更為智 能的控制充電的時(shí)機(jī)與充電的時(shí)間。并且數(shù)據(jù)傳輸功能與無線充/供電功能整合在一起， 可以進(jìn)一步的對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展，例如控制潔具內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。在實(shí)際的使用時(shí)，利用射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路可分開設(shè)置及二者 之間的傳輸距離可達(dá)到8CM，可穿透10-20mm的塑料、陶瓷、水等物體的特點(diǎn)，可將射頻功率 接收電路設(shè)置于潔具內(nèi)部，而將射頻功率發(fā)射電路設(shè)置于潔具外部通過市電供電或以易于 更換的干電池供電，如此可增加設(shè)計(jì)的彈性空間，具有更佳的適用性。舉例來說，本發(fā)明無線充/供電系統(tǒng)的射頻功率發(fā)射電路安裝于貼近馬桶水箱的智能坐便器的本體內(nèi)，而射頻功率接收電路安裝于馬桶水箱內(nèi)用以控制水箱沖水執(zhí)行機(jī)構(gòu) (如馬達(dá))。由于可以無線充電，因此馬桶水箱與智能坐便器之間不需要設(shè)置額外的連接 線，一方面不影響外觀，增加設(shè)計(jì)空間，另一方面可以做到100%的防水。進(jìn)一步地，本發(fā)明 無線充/供電系統(tǒng)射頻功率發(fā)射電路與射頻功率接收電路之間可以實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)傳輸， 更為智能的控制充電的時(shí)機(jī)與充電的時(shí)間，如驅(qū)動(dòng)水箱內(nèi)馬達(dá)能量不足時(shí)，即開始進(jìn)行充 電。當(dāng)充滿電時(shí)，結(jié)束充電。更進(jìn)一步地，通過雙向的數(shù)據(jù)傳輸，安裝有射頻功率發(fā)射電路 智能坐便器可以控制水箱內(nèi)馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，如轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，實(shí)現(xiàn)馬桶的小水量沖水；轉(zhuǎn)動(dòng)一 圈，實(shí)現(xiàn)馬桶的大水量沖水。 雖然上面已經(jīng)揭示了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是它們不是本發(fā)明范圍的局限， 熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人員對(duì)以上所述具體實(shí)施的修改和變化也包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，包括射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路，其特征在于該射頻功率發(fā)射電路將電能轉(zhuǎn)換為磁能，而射頻功率接收電路將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中；并且該射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路還分別設(shè)有用以實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路之間數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)陌l(fā)射電路通信單元及接收電路通信單元。
2.如權(quán)利要求1所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該射頻功率發(fā) 射電路包括直流電源、振蕩電路、調(diào)幅電路、放大電路及LC諧振發(fā)射電路，其中振蕩電路產(chǎn) 生高頻振蕩信號(hào)經(jīng)調(diào)幅電路及放大電路將直流電路提供的能量調(diào)制為高頻交流電并輸出 至LC諧振發(fā)射電路，該LC諧振發(fā)射電路通過發(fā)射線圈將電能轉(zhuǎn)換為磁能。
3.如權(quán)利要求2所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射電路通信 單元包括第一控制單元及第一包絡(luò)檢波電路，該第一控制單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后，通過調(diào) 幅電路疊加到高頻交流電再通過該LC諧振發(fā)射電路發(fā)射出。
4.如權(quán)利要求3所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于射頻功率接收 電路包括LC諧振接收電路及能量收集電路，其中LC諧振接收電路的接收線圈位于發(fā)射線 圈的磁場(chǎng)內(nèi)，將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中。
5.如權(quán)利要求4所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該接收電路通 信單元包括第二包絡(luò)檢波電路、負(fù)載調(diào)制電路及第二控制單元，其中第二包絡(luò)檢波電路對(duì) LC諧振接收電路接收到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值進(jìn)行包絡(luò)檢波，并輸出至第二控制單元解碼， 實(shí)現(xiàn)發(fā)射電路到接收電路的數(shù)據(jù)傳輸；而第二控制單元對(duì)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，再由負(fù)載調(diào) 制電路根據(jù)編碼結(jié)果改變接收線圈的負(fù)載，引起發(fā)射線圈電感量的變化，改變發(fā)射線圈上 的諧振電壓，再通過第一包絡(luò)檢波電路對(duì)諧振電壓包絡(luò)檢波，將射頻功率接收電路的數(shù)據(jù) 輸出到第一控制單元解碼，實(shí)現(xiàn)接收電路到發(fā)射電路的數(shù)據(jù)傳輸。
6.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該振蕩電 路的頻率為13. 56MHzο
7.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該調(diào)幅電 路為ASK調(diào)幅電路。
8.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該發(fā)射線 圈和接收線圈采用平面空芯線圈，同軸放置。
9.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該射頻功 率發(fā)射電路到射頻功率接收電路的數(shù)據(jù)采用串行通信編碼方式。
10.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該射頻功 率接收電路到射頻功率發(fā)射電路的返回?cái)?shù)據(jù)采用脈沖寬度編碼調(diào)制方式/或其它串行編 碼方式。
11.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該放大電 路采用D類放大。
12.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于該電能儲(chǔ) 存單元為充電電池或大容量電容。
13.如權(quán)利要求1或5所述的用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，其特征在于射頻功率 接收電路的第二控制單元與電能儲(chǔ)存單元耦接，以偵測(cè)該電能儲(chǔ)存單元電量。
全文摘要
一種用于潔具上的無線充/供電系統(tǒng)，包括射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路，該射頻功率發(fā)射電路將電能轉(zhuǎn)換為磁能，而射頻功率接收電路將磁能轉(zhuǎn)換為電能并通過能量收集電路輸出至該潔具的電能儲(chǔ)存單元中，并且該射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路還分別設(shè)有用以實(shí)現(xiàn)射頻功率發(fā)射電路及射頻功率接收電路之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射電路通信單元及接收電路通信單元。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101924396SQ20091005309
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者陳忠民, 高鵬程 申請(qǐng)人:上?？评针娮涌萍加邢薰?