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
技術領域：
一種基于ZIGBEE的節(jié)能型智能無線充電裝置技術領域[0001 ] 本實用新型涉及電子產(chǎn)品的充電設備技術領域，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：
[0002]隨著科學技術的發(fā)展，人們使用的電子產(chǎn)品的種類越來越多，但為手機，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。當有多個被充電設備在接收端充電時，發(fā)射端不能準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)射端單片機連接，發(fā)射端單片機還與繼電器相連接，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，四號穩(wěn)壓模塊上連接有二號ZIGBEE模塊，接收端單片機與二號 ZIGBEE模塊相連接，接收端單片機上依次連接有電池充電模塊、充電電路以及電池保護模塊，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]進一步地，電池充電模塊包括與接收端單片機相連接的電阻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以及場效應管Q3，所述電阻R8的一端、電阻R12的一端以及場效應管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)生相應的電壓對充電電路進行充電，電池保護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，發(fā)射端單片機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，還能設置多個接收單元，以及與各接收單元相對應的多組繼電器、高頻電磁波產(chǎn)生模塊以及發(fā)射線圈，即可實現(xiàn)同時進行多個電池無線充電的需要。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)射單元的結構框圖；[0014]圖2是本實用新型中的接收單元的結構框圖；[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]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。[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1-2連接，發(fā)射端單片機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2-4與二號ZIGBEE模塊2-9相連接，接收端單片機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。電池保護模塊2-8為S8261電池保護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以及場效應管Q3，電阻R8的一端、電阻R12 的一端以及場效應管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1-2和一號ZIGBEE模塊1-4所需的電壓，使得發(fā)射端單片機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2-4與二號ZIGBEE模塊2_9所需的電壓。當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 2-4 中。[0027]當狀態(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2-4的PWM波通過光耦U4后進入升降壓變換電路，場效應管Q3相當于一個開關，在場效應管Q3導通且二極管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；在場效應管Q3截止且二極管D5 導通的期間，電感L5把能量釋放給負載電阻R10，場效應管Q3導通的時間越長，電阻RlO的電壓越高，場效應管導通的時間由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(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(1-2)連接，所述發(fā)射端單片機(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 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(2_4) 與二號ZIGBEE模塊(2-9)相連接，所述接收端單片機(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(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(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以及場效應管Q3，所述電阻R8的一端、電阻R12的一端以及場效應管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(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(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)射端單片機以及一號ZIGBEE模塊供電，發(fā)射端單片機與繼電器相連接，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和二號ZIGBEE模塊供電，接收端單片機上依次連接有電池充電模塊、充電電路以及電池保護模塊，還包括電池保護模塊；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)先權日2011年11月18日
發(fā)明者趙華 申請人:趙華