专利名称：一种基于zigbee的节能型智能无线充电装置的制作方法
技术领域：
一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置技术领域[0001 ] 本实用新型涉及电子产品的充电设备技术领域，具体涉及一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置。
背景技术：
[0002]随着科学技术的发展，人们使用的电子产品的种类越来越多，但为手机，MP3，笔记本电脑的话需要不同的充电器，不仅给日常的生活带来不便，而且重复的插拔容易损害电子产品和充电器。[0003]为了解决这种问题，出现了非接触式无线充电器，也叫做无线充电器，它与传统的充电器相比，没有了有线插头，它采用电磁感应原理，通过线圈实现能量的传递，无线充电器一般由发射端和接收端构成，发射端产生的能量通过线圈传递到接收端，对电池进行充 H1^ ο[0004]但目前的无线充电器还存在一些缺点，主要有1、充电方式单一，只能对某一特定的电压进行充电，比如常用的4. 2V锂电池，充电范围窄，且充电方式一般采用恒压充电方式，对电池的保护不够。2、接收端完成对电池的充电后，接收装置停止对电池充电，但发射端仍在发射电磁波，造成了能源的浪费。当有多个被充电设备在接收端充电时，发射端不能准确的判断接收端多个电池的充电情况，容易造成某个电池过冲或全体冲完电发射端没有及时的断电造成电能的浪费。实用新型内容[0005]本实用新型的目的是提供一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，能实现宽电压范围的充电过程，防止电池过冲，且能耗损失小。[0006]本实用新型所采用的技术方案是，一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，其特征在于，包括发射单元和接收单元，发射单元包括与外部220V电源相连接的发射端AC-DC转换模块，发射端AC-DC转换模块上连接有一号稳压模块、二号稳压模块以及继电器，一号稳压模块与发射端单片机连接，二号稳压模块与一号ZIGBEE模块连接，一号 ZIGBEE模块与发射端单片机连接，发射端单片机还与继电器相连接，继电器上依次连接有高频电磁波产生模块以及发射线圈；[0007]接收单元包括与发射线圈无线连接的接收线圈，接收线圈上连接有接收端AC-DC 转换模块，接收端AC-DC转换模块上连接有三号稳压模块和四号稳压模块，三号稳压模块上连接有接收端单片机，四号稳压模块上连接有二号ZIGBEE模块，接收端单片机与二号 ZIGBEE模块相连接，接收端单片机上依次连接有电池充电模块、充电电路以及电池保护模块，电池充电模块与三号稳压模块相连接，充电电路和接收端单片机之间连接有状态检测模块；一号ZIGBEE模块1-4与二号ZIGBEE模块2-9无线通讯连接。[0008]进一步地，电池充电模块包括与接收端单片机相连接的电阻R11，电阻Rll的另一端与二极管D6的阳极、以及电容C20的阳极相连接，所述二极管D6的阴极以及电容C20的阴极均连接在光耦U4的输入端，所述光耦U4的输出端连接有升降压变换电路；[0009]升降压变换电路包括电阻R8、电阻R12以及场效应管Q3，所述电阻R8的一端、电阻R12的一端以及场效应管Q3的栅极均与光耦U4的输出端连接，电阻R8的另一端以及场效应管Q3的漏极均与稳压模块连接，电阻R12的另一端为接地端，场效应管Q3的源极与电感L5的一端、以及二极管D5的阴极相连接，二极管D5的阳极与电容C18的阴极以及电阻 RlO的一端相连接后接地，电感L5的另一端、电容C18的阳极以及电阻RlO的另一端均与电阻R12的接地端相连接后，作为用于和充电电路相连接的电源输出。[0010]更进一步地，状态检测模块包括电阻R9、电阻R14和运算放大器，电阻R9的一端与充电电路相连接，电阻R9的另一端与电阻R13的一端以及电容C19的一端相连接，电阻 R13的另一端与电阻15的一端相连接，电阻R15的另一端为接地端，电容C19的另一端与电阻R15的接地端相连接，电阻R13和电阻R15之间作为与接收端单片机相连接的电压检测输出端；[0011]电阻R14的一端以及运算放大器的反相输入端均与充电电路相连接，电阻R14的另一端与电阻R16的一端相连接并为接地端，电阻R16的另一端与运算放大器的同相输入端、以及电阻R18的一端相连接，电阻R18的另一端与运算放大器的输出端相连接，并作为与接收端单片机相连接的电流检测输出端。[0012]本实用新型中，发射单元通过发射线圈产生高频电磁波，接收单元的接收线圈接收到高频电磁波后，根据接收端单片机对充电电路即电池信息的采集决定使用多大的充电电压，通过电池充电模块产生相应的电压对充电电路进行充电，电池保护模块检测到电池充电完成后，切断充电电路的供电。同时，信息通过二号ZIGBEE模块传送到一号ZIGBEE 模块，一号ZIGBEE模块将信息传送到发射端单片机，发射端单片机通过继电器切断交流供电，高频电磁波产生模块停止工作。本实用新型在使用时，还能设置多个接收单元，以及与各接收单元相对应的多组继电器、高频电磁波产生模块以及发射线圈，即可实现同时进行多个电池无线充电的需要。因此，本实用新型能实现多点宽电压充电，不同电压的充电电池可以同时充电，并通过ZIGBEE模块实时显示充电情况，全部充电完成后会自动切断电磁发射端的供电，节省电能。
[0013]图1是本实用新型中的发射单元的结构框图；[0014]图2是本实用新型中的接收单元的结构框图；[0015]图3是本实用新型中的电池充电模块的电路图；[0016]图4是本实用新型中的状态检测模块的电路图。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。[0018]如图1所示，本实用新型一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，包括发射单元和接收单元。发射单元包括与外部220V电源相连接的发射端AC-DC转换模块1-1，发射端AC-DC转换模块1-1上连接有一号稳压模块1-3、二号稳压模块1-5以及继电器1_6。 一号稳压模块1-3与发射端单片机1-2连接，二号稳压模块1-5与一号ZIGBEE模块1_4连接，一号ZIGBEE模块1-4与发射端单片机1-2连接，发射端单片机1_2还与继电器1-6相连接，继电器1-6上依次连接有高频电磁波产生模块1-7以及发射线圈1-8。[0019]如图2所示，接收单元包括与发射线圈1-8无线连接的接收线圈2-1，接收线圈 2-1上连接有接收端AC-DC转换模块2-2，接收端AC-DC转换模块2_2上连接有三号稳压模块2-3和四号稳压模块2-10，三号稳压模块2-3上连接有接收端单片机2-4，四号稳压模块 2-10上连接有二号ZIGBEE模块2-9，接收端单片机2-4与二号ZIGBEE模块2-9相连接，接收端单片机2-4上依次连接有电池充电模块2-6、充电电路2-7以及电池保护模块2-8，电池充电模块2-6与三号稳压模块2-3相连接，充电电路2-7和接收端单片机2-4之间连接有状态检测模块2-5。[0020]一号ZIGBEE模块1_4与二号ZIGBEE模块2_9无线通讯连接，且均为符合ZIGBEE 通信规范的IC芯片，主要用于实现发射单元和接收单元的通信。[0021]发射端AC-DC转换模块1-1与接收端AC-DC转换模块2_2均为电桥式整流模块。 一号稳压模块1-3和三号稳压模块2-3均为输出电压为5V的IC稳压芯片，二号稳压模块 1-5和四号稳压模块2-10均为输出电压为3. 3V的IC稳压芯片。高频电磁波产生模块1_7 为6反向门IC芯片。电池保护模块2-8为S8261电池保护IC芯片。[0022]如图3所示，电池充电模块2-6包括与接收端单片机2-4相连接的电阻R11，电阻 Rll的另一端与二极管D6的阳极、以及电容C20的阳极相连接，二极管D6的阴极以及电容 C20的阴极均连接在光耦U4的输入端，光耦U4的输出端连接有升降压变换电路。[0023]升降压变换电路包括电阻R8、电阻R12以及场效应管Q3，电阻R8的一端、电阻R12 的一端以及场效应管Q3的栅极均与光耦U4的输出端连接，电阻R8的另一端以及场效应管 Q3的漏极均与稳压模块2-3连接，电阻R12的另一端为接地端，场效应管Q3的源极与电感 L5的一端、以及二极管D5的阴极相连接，二极管D5的阳极与电容C18的阴极以及电阻RlO 的一端相连接后接地，电感L5的另一端、电容C18的阳极以及电阻RlO的另一端均与电阻 R12的接地端相连接后，作为用于和充电电路2-7相连接的电源输出。[0024]如图4所示，状态检测模块2-5包括电阻R9、电阻R14和运算放大器，电阻R9的一端与充电电路2-7相连接，电阻R9的另一端与电阻R13的一端以及电容C19的一端相连接，电阻R13的另一端与电阻15的一端相连接，电阻R15的另一端为接地端，电容C19的另一端与电阻R15的接地端相连接，电阻R13和电阻R15之间作为与接收端单片机2-4相连接的电压检测输出端。电阻R14的一端以及运算放大器的反相输入端均与充电电路2-7相连接，电阻R14的另一端与电阻R16的一端相连接并为接地端，电阻R16的另一端与运算放大器的同相输入端、以及电阻R18的一端相连接，电阻R18的另一端与运算放大器的输出端相连接，并作为与接收端单片机2-4相连接的电流检测输出端。[0025]本实用新型的工作原理是发射单元中，发射端AC-DC转换模块1-1把220V的市电转换成12至15V的直流电压，再通过一号稳压模块1-3和二号稳压模块1-5，把电压分别变换成发射端单片机1-2和一号ZIGBEE模块1-4所需的电压，使得发射端单片机1_2和一号ZIGBEE模块1-4可以正常工作。同时，发射端AC-DC转换模块1_1给高频电磁波产生模块1-7提供工作电压，高频电磁波产生模块1-7产生高频电磁波，并通过发射线圈1-8把能量以电磁波的形式传递出去。[0026]接收单元中，接收线圈2-1接收到传过来的高频电磁波后，通过接收端AC-DC转换模块2-2进行电压转换，转换的电压通过三号稳压模块2-3和四号稳压模块2-10，把电压分别变换成接收端单片机2-4与二号ZIGBEE模块2_9所需的电压。当有充电电池放置在充电电路上时，以4. 2V的锂电池充电为例，状态检测模块2-5首先对电池进行采样，通过采集电池的充电电流和两端电压，接收端单片机2-4决定电池充电模块2-6采用何种方式对充电电路2-7充电。电池保护模块检测到电池充电完成后，切断充电电路的供电。另外，还能通过二号ZIGBEE模块2-9自身的片上温度传感器采集电池温度，并传送到接收端单片机 2-4 中。[0027]当状态检测模块2-5采集电池的充电电流和两端电压信息，接收端单片机2-4据此信息改变PWM管脚输出的占空比，并接入电池充电模块2-6中。当电池的充电电压低于恒压充电或恒流充电的低门限电压时，接收端单片机2-4的PWM波通过光耦U4后进入升降压变换电路，场效应管Q3相当于一个开关，在场效应管Q3导通且二极管D5截止的期间，输入的电压向电感L5输入能量，依靠电容C18保持电压不变；在场效应管Q3截止且二极管D5 导通的期间，电感L5把能量释放给负载电阻R10，场效应管Q3导通的时间越长，电阻RlO的电压越高，场效应管导通的时间由PWM的占空比决定。这样，实现了对不同电压充电电池的充电。[0028]电池保护模块2-8检测到电池两端的电压低于电池的最低使用电压时，会使得充电电路2-7断开，阻止电池过放。
权利要求1.一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，其特征在于，包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括与外部220V电源相连接的发射端AC-DC转换模块(1-1)，所述发射端AC-DC转换模块(1-1)上连接有一号稳压模块(1-3)、二号稳压模块(1-5)以及继电器 (1-6)，所述一号稳压模块(1-3)与发射端单片机(1-2)连接，所述二号稳压模块(1-5)与一号ZIGBEE模块(1-4)连接，所述一号ZIGBEE模块(1-4)与发射端单片机(1-2)连接，所述发射端单片机(1-2)还与继电器(1-6)相连接，所述继电器(1-6)上依次连接有高频电磁波产生模块(1-7)以及发射线圈(1-8)；所述接收单元包括与发射线圈(1-8)无线连接的接收线圈0-1)，所述接收线圈(2-1) 上连接有接收端AC-DC转换模块0-2)，所述接收端AC-DC转换模块(2- 上连接有三号稳压模块(2- 和四号稳压模块(2-10)，所述三号稳压模块(2- 上连接有接收端单片机 0-4)，四号稳压模块O-10)上连接有二号ZIGBEE模块，所述接收端单片机(2_4) 与二号ZIGBEE模块(2-9)相连接，所述接收端单片机(2_4)上依次连接有电池充电模块 0-6)、充电电路0-7)以及电池保护模块0-8)，所述电池充电模块(2-6)与三号稳压模块(2- 相连接，所述充电电路(2-7)和接收端单片机(2-4)之间连接有状态检测模块 (2-5)；所述一号ZIGBEE模块(1-4)与二号ZIGBEE模块(2-9)无线通讯连接。
2.按照权利要求1所述一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，其特征在于，所述电池充电模块(2-6)包括与接收端单片机(2-4)相连接的电阻R11，所述电阻Rll的另一端与二极管D6的阳极、以及电容C20的阳极相连接，所述二极管D6的阴极以及电容C20的阴极均连接在光耦U4的输入端，所述光耦U4的输出端连接有升降压变换电路；所述升降压变换电路包括电阻R8、电阻R12以及场效应管Q3，所述电阻R8的一端、电阻R12的一端以及场效应管Q3的栅极均与光耦U4的输出端连接，所述电阻R8的另一端以及场效应管Q3的漏极均与稳压模块(2- 连接，所述电阻R12的另一端为接地端，所述场效应管Q3的源极与电感L5的一端、以及二极管D5的阴极相连接，所述二极管D5的阳极与电容C18的阴极以及电阻RlO的一端相连接后接地，所述电感L5的另一端、电容C18的阳极以及电阻RlO的另一端均与电阻R12的接地端相连接后，作为用于和充电电路(2-7)相连接的电源输出。
3.按照权利要求1或2所述一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，其特征在于，所述状态检测模块(2-5)包括电阻R9、电阻R14和运算放大器，所述电阻R9的一端与充电电路(2-7)相连接，所述电阻R9的另一端与电阻R13的一端以及电容C19的一端相连接，所述电阻R13的另一端与电阻15的一端相连接，所述电阻R15的另一端为接地端，所述电容C19的另一端与电阻R15的接地端相连接，所述电阻R13和电阻R15之间作为与接收端单片机(2-4)相连接的电压检测输出端；所述电阻R14的一端以及运算放大器的反相输入端均与充电电路(2-7)相连接，所述电阻R14的另一端与电阻R16的一端相连接并为接地端，所述电阻R16的另一端与运算放大器的同相输入端、以及电阻R18的一端相连接，所述电阻R18的另一端与运算放大器的输出端相连接，并作为与接收端单片机(2-4)相连接的电流检测输出端。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ZIGBEE的节能型智能无线充电装置，包括发射单元和接收单元，发射单元包括发射端AC-DC转换模块，发射端AC-DC转换模块向相连接的发射端单片机以及一号ZIGBEE模块供电，发射端单片机与继电器相连接，继电器上依次连接有高频电磁波产生模块以及发射线圈；接收单元包括相连接的接收线圈和接收端AC-DC转换模块，接收端AC-DC转换模块向相连接的接收端单片机和二号ZIGBEE模块供电，接收端单片机上依次连接有电池充电模块、充电电路以及电池保护模块，还包括电池保护模块；一号ZIGBEE模块与二号ZIGBEE模块无线通讯连接。本实用新型能实现宽电压范围的充电，防止电池过冲。
文档编号H02J7/02GK202333932SQ20112046011
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者赵华 申请人:赵华