一种位置校准器的制作方法

1.本实用新型属于无线电能技术领域，具体涉及一种位置校准器。


背景技术：

2.随着电子信息技术和无线充电技术的不断发展，市面上出现了多种多样的不同频段，不同充电距离的无线充电发射器。无线充电发射器可以安装在桌面下，为手机等充电电子设备进行隔空无线充电，也可将无线充电发射器放置于桌面上为充电设备进行紧贴式充电。
3.充电设备中内置有无线充电接收天线，当无线充电发射器产生交变磁场，充电设备内置有无线充电接收天线放置于无线充电发射器上，无线充电接收天线在无线充电发射器产生交变磁场的范围内时将感应到的磁场经过转换成设备所需电压电流进行充电。在进行无线充前，无线充电接收天线需放置在无线充电发射器上方有效的相对位置，这样以确保电能传输的效率；通常情况下，发射装置与接收装置的电感线圈的平面最好能相互平行，其轴心最好在同一轴线上，这样能获得最大的传输效率。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决上述问题，提出了一种位置校准器。
5.本实用新型的技术方案是：一种位置校准器包括立体磁谐振天线单元、串并谐振电路、整流电路、滤波电路、储能供电电路、单片机控制电路和led灯指示电路；
6.立体磁谐振天线单元、串并谐振电路、整流电路、滤波电路、储能供电电路和单片机控制电路依次连接；led灯指示电路分别与滤波电路和单片机控制电路连接。
7.进一步地，立体磁谐振天线单元包括第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线；
8.第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线均为立体绕线；其中，第一接收天线和第三接收天线的结构相同，第二接收天线和第四接收天线的结构相同；中心天线设置于第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线和第四接收天线构成的几何图形的内部。
9.进一步地，第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线采用单股线立体绕线或多股线立体绕线。
10.进一步地，单股线和多股线采用多股丝包线、微带线或漆包线。
11.进一步地，第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线上均设置有能量输出口。
12.进一步地，串并谐振电路包括第一串并谐振子电路、第二串并谐振子电路、第三串并谐振子电路、第四串并谐振子电路和第五串并谐振子电路；整流电路包括第一整流子电路、第二整流子电路、第三整流子电路、第四整流子电路和第五整流子电路；滤波电路包括第一滤波子电路、第二滤波子电路、第三滤波子电路、第四滤波子电路和第五滤波子电路；
13.第一接收天线、第一串并谐振子电路、第一整流子电路和第一滤波子电路依次连接；第二接收天线、第二串并谐振子电路、第二整流子电路和第二滤波子电路依次连接；第三接收天线、第三串并谐振子电路、第三整流子电路和第三滤波子电路依次连接；第四接收天线、第四串并谐振子电路、第四整流子电路和第四滤波子电路依次连接；第五接收天线、第五串并谐振子电路、第五整流子电路和第五滤波子电路依次连接。
14.进一步地，第一串并谐振子电路包括电容c1、电容c2和电容c3；第一整流子电路包括二极管d1；第一滤波子电路包括电容c4和电容c5；电容c1、电容c2、电容c4和电容c5依次并联；电容c2和电容c4的连接点上还连接有电容c3和二极管d1；
15.第二串并谐振子电路包括电容c6、电容c7和电容c8；第二整流子电路包括二极管d2；第二滤波子电路包括电容c9、电容c10和电容c11；电容c6、电容c7、电容c9、电容c10和电容c11依次并联；电容c7和电容c9的连接点上还连接有电容c8和二极管d2；
16.第三串并谐振子电路包括电容c12、电容c13和电容c14；第三整流子电路包括二极管d3；第三滤波子电路包括电容c15、电容c16和电容c17；电容c12、电容c13、电容c15、电容c16和电容c17依次并联；电容c13和电容c15的连接点上还连接有电容c14和二极管d3；
17.第四串并谐振子电路包括电容c18、电容c19和电容c20；第四整流子电路包括二极管d4；第四滤波子电路包括电容c21、电容c22和电容c23；电容c18、电容c19、电容c21、电容c22和电容c23依次并联；电容c19和电容c21的连接点上还连接有电容c20和二极管d4；
18.第五串并谐振子电路包括电容c24、电容c25和电容c26；第五整流子电路包括二极管d5；第五滤波子电路包括电容c27、电容c28和电容c29；电容c24、电容c25、电容c27、电容c28和电容c29依次并联；电容c25和电容c27的连接点上还连接有电容c26和二极管d5。
19.本实用新型的有益效果是：
20.(1)多层立体天线的使用有效解决因定位板上空间狭小导致位置校准器较小且感值与品质因数低所造成的定位距离短和精度差等问题；多层立体天线能有效增加小天线的感值与品质因数，极大的提高了定位的距离与精度；
21.(2)多个位置校准器在等距相对位置上，以确保两个磁谐振天线或多个磁谐振天线的输出信号值一样，以确保定位更加精准，误差值范围更加小；
22.(3)位置校准器可采不同类型的线材，使接收天线适用性广且包容性强，以适应不同的成本需求，丝包线优于漆包线，漆包线优于微带线。
附图说明
23.图1为位置校准器的结构图；
24.图2为磁谐振天线单元的结构图；
25.图3为天线的结构图；
26.图4为天线工作原理图；
27.图5为无源磁谐振定位天线框图；
28.图6为有源磁谐振定位天线框图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。
30.如图1所示，本实用新型提供了一种位置校准器，包括立体磁谐振天线单元、串并谐振电路、整流电路、滤波电路、储能供电电路、单片机控制电路和led灯指示电路；
31.立体磁谐振天线单元、串并谐振电路、整流电路、滤波电路、储能供电电路和单片机控制电路依次连接；led灯指示电路分别与滤波电路和单片机控制电路连接。
32.串联谐振电容将位置校准器的频率谐振到与发射天线频率；并联谐振电容，并联电容能将位置校准器谐振到的电压进行提高，能在低距离的时候使用天线上谐振到的电压去给单片机及其指示led灯进行供电，不需要使用外部供电。整流电路采用半波整流电路，半波整流具有占用空间小，成本低等优点。滤波电路用于滤除交流成分，使输出的直流更平滑。单片机控制电路将位置校准器上的电压进行比较，控制led。led指示灯电路用于对位置及其方向的指示，当磁谐振定位放置于发射天线上时led灯会根据此时的位置进行相应的指示。
33.在本实用新型实施例中，如图2所示，立体磁谐振天线单元包括第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线；
34.如图2和图3所示，第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线均为立体绕线；其中，第一接收天线和第三接收天线的结构相同，第二接收天线和第四接收天线的结构相同；中心天线设置于第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线和第四接收天线构成的几何图形的内部。第一接收天线和第二接收天线可以相同也可以不同。系统针对不同的天线结构设置不同的参考值来进行补偿，达到实现位置校准的目的。当第一接收天线和第三接收天线与第二接收天线和第四接收天线结构不同时，可以通过对结构不同的天线设置不同的采样参考值，进行一定的天线因子补偿，使得天线结构不同的时候，也可以精确进行位置校准。
35.在本实用新型实施例中，如图2所示，第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线采用单股线立体绕线或多股线立体绕线。
36.各个接收天线在第一层成螺旋结构绕完后在结尾节点处向上延伸紧贴第一层天线或间隔一定空间厚度，与第一层天线进行叠加绕制；在第二层天线结尾节点处向上延伸紧贴第二层天线绕制第三层天线、三层天线形成立体接收天线。第三层绕线方式与第二层绕线方式与绕线方式一致，多层立体天线的绕线方式与绕线方向均需保持一致，如不一致会导致天线之间的磁力线相互抵消。单个立体天线亦可再次按照上述方式进行叠加天线形成多层立体天线，每层天线的电流方向一致。
37.四个接收天线分别分布在第一、第二、第三层在四边形成十字形，四个天线均在四条边上，每个独立的天线均为串联结构，每个独立天线两两相对且间隔一定距离。中心天线为立体天线分布在第二、第三和第四层，为独立天线，三层天线为串联结构。五个定位小天线均为独立天线，每个独立天线为多层天线串联西组成立体天线。天线串联能有效的增加天线的感值，与品质因数，对天线所谐振到的电压就越高，对定位的精度与垂直高度均有较大帮助。
38.在本实用新型实施例中，单股线和多股线采用多股丝包线、微带线或漆包线。
39.在本实用新型实施例中，第一接收天线、第二接收天线、第三接收天线、第四接收天线和中心天线上均设置有能量输出口。能量输出口输出交流电压信号，经过整流滤波后输出给单片机进行采值比较。
40.在本实用新型实施例中，如图4所示，串并谐振电路包括第一串并谐振子电路、第二串并谐振子电路、第三串并谐振子电路、第四串并谐振子电路和第五串并谐振子电路；整流电路包括第一整流子电路、第二整流子电路、第三整流子电路、第四整流子电路和第五整流子电路；滤波电路包括第一滤波子电路、第二滤波子电路、第三滤波子电路、第四滤波子电路和第五滤波子电路；
41.第一接收天线、第一串并谐振子电路、第一整流子电路和第一滤波子电路依次连接；第二接收天线、第二串并谐振子电路、第二整流子电路和第二滤波子电路依次连接；第三接收天线、第三串并谐振子电路、第三整流子电路和第三滤波子电路依次连接；第四接收天线、第四串并谐振子电路、第四整流子电路和第四滤波子电路依次连接；第五接收天线、第五串并谐振子电路、第五整流子电路和第五滤波子电路依次连接。
42.每组天线输出端连接磁谐振串并联匹配电容，串联电容将天线的谐振频率谐振到发射天线频率附近，与发射天线产生谐振电压。并联电容将共振电压进行升高，将电压升高后对于高距离因耦合系数较低导致谐振电压较低具有较大帮助。匹配电容后连接整流滤波，整流是采用单二极管进行整流，单二极管整流具有成本低，占用位置小等特点。整流后的电压经过滤波电容，将谐振电压进行滤波，将平滑稳定的电压输出给芯片进行比较和定位。
43.在本实用新型实施例中，如图4所示，第一串并谐振子电路包括电容c1、电容c2和电容c3；第一整流子电路包括二极管d1；第一滤波子电路包括电容c4和电容c5；电容c1、电容c2、电容c4和电容c5依次并联；电容c2和电容c4的连接点上还连接有电容c3和二极管d1；
44.第二串并谐振子电路包括电容c6、电容c7和电容c8；第二整流子电路包括二极管d2；第二滤波子电路包括电容c9、电容c10和电容c11；电容c6、电容c7、电容c9、电容c10和电容c11依次并联；电容c7和电容c9的连接点上还连接有电容c8和二极管d2；
45.第三串并谐振子电路包括电容c12、电容c13和电容c14；第三整流子电路包括二极管d3；第三滤波子电路包括电容c15、电容c16和电容c17；电容c12、电容c13、电容c15、电容c16和电容c17依次并联；电容c13和电容c15的连接点上还连接有电容c14和二极管d3；
46.第四串并谐振子电路包括电容c18、电容c19和电容c20；第四整流子电路包括二极管d4；第四滤波子电路包括电容c21、电容c22和电容c23；电容c18、电容c19、电容c21、电容c22和电容c23依次并联；电容c19和电容c21的连接点上还连接有电容c20和二极管d4；
47.第五串并谐振子电路包括电容c24、电容c25和电容c26；第五整流子电路包括二极管d5；第五滤波子电路包括电容c27、电容c28和电容c29；电容c24、电容c25、电容c27、电容c28和电容c29依次并联；电容c25和电容c27的连接点上还连接有电容c26和二极管d5。
48.位置校准器的供电可采取有源和无源两种方式。无源方案是在位置校准器中心或者外边缘放置一个大天线用于对单片机电路进行供电，此种方案用于低距离如0cm-5cm左右定位。有源方案是利用外部供电对单片机电路进行供电，这样不需要单独的天线去给单片机供电，此种方案用于对高距离定位如5cm-10cm，低距离0cm-5cm也能兼容。
49.如图5所示，是无源磁谐振定位天线框图，磁谐振定位天线采用无源模式是将5组天线中心的一组天线拿来作为供电电线，中心天线将谐振到的电压去对芯片进行供电，在低距离不要外置有源的方式去对芯片进行供电。连接方式是天线输出连接到串并联谐振，谐振到电压后经过整流将交流电压整流层直流电压，整流后进行滤波得到更加平滑稳定的
直流电压，滤波后的电压直接给芯片供电，芯片对4组天线上谐振到的电压进行比较看是否一致，一致则为与发射天线对齐，如没有对齐，板载上的led指示led灯会指示该往何处方向移动。
50.如图6所示，是有源磁谐振定位天线框图，磁谐振定位天线采用有源模式是将外置供电直接接入芯片为其供电，在高距离需要外置有源的方式去对芯片进行供电。因高距离谐振系数较低，天线上谐振到的电压不足以支撑芯片工作。此种方式将芯片进行单独供电，针对于发射天线安装在较厚的物体下，需要对其定位时的方案较为理想。当芯片进行外置供电后，中心天线则作为定位天线使用。
51.以上实施例中，立体天线在两层以上均为立体天线，在低距离如0cm-4cm不需要外置供电对单片机控制芯片供电，在高距离如5cm-10cm就需要外置电源对芯片进行供电。
52.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。