一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，包括：定位卡、充電器、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈設(shè)置在充電器上，所述次級(jí)線圈設(shè)置在定位卡上，所述定位卡通過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈實(shí)現(xiàn)與充電器之間的無(wú)線充電；所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置有極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵。本實(shí)用新型通過(guò)在所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵，進(jìn)而利用第一磁鐵和第二磁鐵的磁性吸引力完成定位卡和充電器之間的對(duì)準(zhǔn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線充電系統(tǒng)，尤其涉及一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的人員定位卡朝著兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)方向是能耗越來(lái)越低，使用一次性電池可以工作數(shù)年，甚至將近10年，這種人員定位卡的優(yōu)點(diǎn)是可以當(dāng)作一次性用品，電池用完即拋棄，但是，如此低的能耗也意味著這類(lèi)卡的功能非常單一，不能滿足用戶(hù)的使用需要。
[0003]另一個(gè)方向是朝著多功能的方向發(fā)展，根據(jù)用途不同，這種人員定位卡集成各種傳感器，甚至GPS等模塊，這種人員定位卡的功能強(qiáng)大，能夠達(dá)到更多的客戶(hù)訂制要求，缺點(diǎn)是功耗大，不可能使用一次性電池，那么，就涉及到充電問(wèn)題。而這種人員定位卡需要有很好的防水性和可靠性，需要考慮無(wú)線充電。
[0004]若將現(xiàn)有的無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用于人員定位卡中，將會(huì)面臨著以下幾個(gè)實(shí)際困難:第一、線圈的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，線圈對(duì)準(zhǔn)與否，直接影響到充電的效率；第二、探測(cè)被充電設(shè)備是否就位，雖然，可以通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)解決實(shí)現(xiàn)就位，但是這樣的情況下，機(jī)械開(kāi)關(guān)也不一定保證按下；第三、充電的控制問(wèn)題，利用線圈進(jìn)行無(wú)線充電時(shí)，當(dāng)充電電流較大時(shí)，激勵(lì)出來(lái)的電壓會(huì)比較低；當(dāng)電池比較滿，充電電流較小時(shí)，激勵(lì)電壓會(huì)非常高，甚至高出大電流時(shí)電壓好幾倍，這里有幾種方法解決:a、如老式電動(dòng)牙刷，不使用頻率共振，這樣充電效率比較低，受到負(fù)載影響也不大；b、在接收端使用耗能元件，在電壓過(guò)高時(shí)消耗掉一部分，這樣做會(huì)導(dǎo)致接收端發(fā)熱明顯；c、接收端使用寬壓DC/DC，但是這樣會(huì)使接收端電路趨于復(fù)雜，而且需要增加一個(gè)體積較大的電感，對(duì)定位卡的緊湊性不利。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是需要提供一種能夠直接對(duì)準(zhǔn)線圈、實(shí)現(xiàn)設(shè)備就位提示以及充電控制的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)。
[0006]對(duì)此，本實(shí)用新型提供一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，包括:定位卡、充電器、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈設(shè)置在充電器上，所述次級(jí)線圈設(shè)置在定位卡上，所述定位卡通過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈實(shí)現(xiàn)與充電器之間的無(wú)線充電；所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置有極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵。
[0007]所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心均分別放置了一小片磁鐵，即第一磁鐵和第二磁鐵，所述第一磁鐵和第二磁鐵優(yōu)選為強(qiáng)磁；所述第一磁鐵和第二磁鐵以不同的極性相對(duì)設(shè)置，當(dāng)把定位卡放置于充電器上的時(shí)候，由于磁力，會(huì)自然被磁力引導(dǎo)將初級(jí)線圈和次級(jí)線圈對(duì)準(zhǔn)，即使有少許不準(zhǔn)，在第一磁鐵和第二磁鐵的磁性作用下，定位卡也會(huì)自動(dòng)把次級(jí)線圈拉到合適位置。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3設(shè)置在第一磁鐵的下方。在初級(jí)線圈的第一磁鐵下方放置了一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)U3，用于感應(yīng)磁力變化；當(dāng)定位卡等被充電設(shè)備放置于充電器上時(shí)，由于次級(jí)線圈的第二磁鐵加入，霍爾開(kāi)關(guān)U3將感應(yīng)到磁力變化，因此，就能通過(guò)電路得知定位卡等充電設(shè)備是否已經(jīng)到位。
[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述定位卡包括電壓生成模塊、充電管理模塊和第一 RF主控模塊,所述第一 RF主控模塊包括相互連接的第一 MCU和第一 RF芯片，所述電壓生成模塊和第一 MCU分別與充電管理模塊相連接。
[0010]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電壓生成模塊包括電感L4、電容C17、橋式整流二極管Dl和電容C23，所述電感L4和電容C17相互并聯(lián)并連接至橋式整流二極管Dl的兩個(gè)管腳，所述橋式整流二極管Dl的另外兩個(gè)管腳與電容C23相串接，以輸出電壓Vin ；所述電感L4為次級(jí)線圈。
[0011]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電壓生成模塊通過(guò)分壓?jiǎn)卧B接至第一 MCU的ADC檢測(cè)管腳，所述分壓?jiǎn)卧娮鑂1、電阻R2和電容C9，所述電阻Rl和電阻R2相互串接于電壓Vin和地之間，所述電容C9連接至電阻Rl和電阻R2的中間。
[0012]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一 MCU將ADC檢測(cè)管腳所檢測(cè)到的電壓通過(guò)第一 RF芯片傳送至充電器，所述充電器根據(jù)該檢測(cè)到的電壓調(diào)節(jié)輸出頻率和占空比。
[0013]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述充電器還包括諧振模塊和第二 RF主控模塊，所述第二 RF主控模塊包括相互連接的第二 MCU和第二 RF芯片，所述初級(jí)線圈通過(guò)諧振模塊與第二 MCU相連接。
[0014]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述諧振模塊包括電流開(kāi)關(guān)U2、電容C9和電感LI，所述電容C9和電感LI相串接并連接在電流開(kāi)關(guān)U2的兩個(gè)輸出管腳；所述電感LI為初級(jí)線圈。
[0015]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括用于將12V的輸入電壓降到3.3V的降壓?jiǎn)卧?，所述降壓?jiǎn)卧c第二 MCU相連接。
[0016]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻R1，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻Rl相互并聯(lián)并與第二 MCU相連接。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:通過(guò)在所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵，然后利用第一磁鐵和第二磁鐵的磁性吸引力完成定位卡和充電器之間的對(duì)準(zhǔn)，并通過(guò)在初級(jí)線圈的第一磁鐵下方放置一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)定位卡等被充電設(shè)備的就位探測(cè)，本實(shí)用新型還能夠通過(guò)人員定位卡所自帶的MCU和RF芯片，完成充電過(guò)程的電路反饋，保證整個(gè)充電過(guò)程的智能化控制。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的初級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的定位卡的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例3的第一 RF主控模塊的電路圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3的電壓生成模塊和充電管理模塊的電路圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例4的充電器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例4的第二 RF主控模塊的電路圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例4的諧振模塊和初級(jí)線圈的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]本例提供一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，包括:定位卡、充電器、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈設(shè)置在充電器上，所述次級(jí)線圈設(shè)置在定位卡上，所述定位卡通過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈實(shí)現(xiàn)與充電器之間的無(wú)線充電；所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置有極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵。
[0029]如圖1所示，所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心均分別放置了一小片磁鐵，即第一磁鐵和第二磁鐵，所述第一磁鐵和第二磁鐵優(yōu)選為強(qiáng)磁；所述第一磁鐵和第二磁鐵以不同的極性相對(duì)設(shè)置，當(dāng)把定位卡放置于充電器上的時(shí)候，由于磁力，會(huì)自然被磁力引導(dǎo)將初級(jí)線圈和次級(jí)線圈對(duì)準(zhǔn)，即使有少許不準(zhǔn)，在第一磁鐵和第二磁鐵的磁性作用下，定位卡也會(huì)自動(dòng)把次級(jí)線圈拉到合適位置。
[0030]S卩，本例通過(guò)在所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵，然后利用第一磁鐵和第二磁鐵的磁性吸引力完成定位卡和充電器之間的對(duì)準(zhǔn)，
[0031]實(shí)施例2:
[0032]如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本例還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3設(shè)置在第一磁鐵的下方。在初級(jí)線圈的第一磁鐵下方放置了一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)U3，用于感應(yīng)磁力變化；當(dāng)定位卡等被充電設(shè)備放置于充電器上時(shí)，由于次級(jí)線圈的第二磁鐵加入，霍爾開(kāi)關(guān)U3將感應(yīng)到磁力變化，因此，就能通過(guò)電路得知定位卡等充電設(shè)備是否已經(jīng)到位。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]如圖3至圖5所示,在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上,本例所述定位卡包括電壓生成模塊11、充電管理模塊12和第一 RF主控模塊13，所述第一 RF主控模塊13包括相互連接的第一 MCU和第一 RF芯片，所述電壓生成模塊11和第一 MCU分別與充電管理模塊12相連接。
[0035]本例所述電壓生成模塊11包括電感L4、電容C17、橋式整流二極管Dl和電容C23，所述電感L4和電容C17相互并聯(lián)并連接至橋式整流二極管Dl的兩個(gè)管腳，所述橋式整流二極管Dl的另外兩個(gè)管腳與電容C23相串接，以輸出電壓Vin ;所述電感L4為次級(jí)線圈。
[0036]本例所述電壓生成模塊11通過(guò)分壓?jiǎn)卧?4連接至第一 MCU的ADC檢測(cè)管腳，所述分壓?jiǎn)卧?4包括電阻R1、電阻R2和電容C9，所述電阻Rl和電阻R2相互串接于電壓Vin和地之間，所述電容C9連接至電阻Rl和電阻R2的中間。
[0037]本例所述第一 MCU將ADC檢測(cè)管腳所檢測(cè)到的電壓通過(guò)第一 RF芯片傳送至充電器，所述充電器根據(jù)該檢測(cè)到的電壓調(diào)節(jié)輸出頻率和占空比。
[0038]如圖3所示，本例的核心思想是，利用定位卡已有的MCU (即含ADC的單片機(jī))對(duì)接收電路的電壓進(jìn)行采樣，并利用RF芯片把此信息發(fā)射給充電器，這些信息可以使用特定的幀頭，以免和定位卡一般的工作幀相混淆。圖5和圖6為上述定位卡的一個(gè)具體實(shí)施電路圖，本例不限于圖5和圖6所述的原理圖、芯片及其參數(shù)。
[0039]圖5和圖6中，MCU為U6，U6為CC2530，是一個(gè)RF芯片和MCU 二合一的芯片；在充電時(shí)，通過(guò)電壓生成模塊11形成一個(gè)輸出電壓Vin ；Vin通過(guò)電阻Rl和電阻R2的分壓，送至U6的ADC檢測(cè)管腳進(jìn)行檢測(cè)；充電芯片U7 (TP4057)的正常工作范圍為5V?9V之間，Ul把檢測(cè)到的電壓通過(guò)射頻告知充電器，充電器因此調(diào)節(jié)輸出頻率和占空比，保證充電電壓在安全范圍內(nèi)；另外，U6也可以將充電結(jié)束的信息告知充電器,然后由充電器進(jìn)行狀態(tài)指示。
[0040]當(dāng)輸出頻率為L(zhǎng)C諧振頻率時(shí)，激勵(lì)電壓最高；當(dāng)占空比為50%時(shí)，激勵(lì)電壓最高；而當(dāng)輸出頻率和占空比偏離時(shí)，激勵(lì)電壓將逐漸減?。灰虼?，可以通過(guò)硬件電路把激勵(lì)能力進(jìn)行分檔；隨著定位卡的電池充電過(guò)程，負(fù)載會(huì)產(chǎn)生變化，因此Vin也會(huì)變化，當(dāng)Vin不合適時(shí)，U6可以通過(guò)無(wú)線通知充電器，增加檔位或者減小檔位，進(jìn)而通過(guò)硬件電路根據(jù)反饋實(shí)現(xiàn)智能控制。
[0041]實(shí)施例4:
[0042]如圖6至圖8所示,在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上,本例所述充電器還包括諧振模塊21和第二 RF主控模塊22，所述第二 RF主控模塊22包括相互連接的第二 MCU和第二RF芯片，所述初級(jí)線圈通過(guò)諧振模塊21與第二 MCU相連接。
[0043]本例所述諧振模塊21包括電流開(kāi)關(guān)U2、電容C9和電感LI，所述電容C9和電感LI相串接并連接在電流開(kāi)關(guān)U2的兩個(gè)輸出管腳；所述電感LI為初級(jí)線圈。
[0044]本例還包括用于將12V的輸入電壓降到3.3V的降壓?jiǎn)卧?3，所述降壓?jiǎn)卧?3與第二 MCU相連接。本例還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻Rl，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻Rl相互并聯(lián)并與第二 MCU相連接。本例還能夠通過(guò)人員定位卡所自帶的MCU和RF芯片，完成充電過(guò)程的電路反饋，保證整個(gè)充電過(guò)程的智能化控制。
[0045]圖6為充電器的原理框圖；充電器里面裝有第二 RF芯片，接收到定位卡發(fā)回來(lái)的電壓信息，并根據(jù)此電壓信息調(diào)整輸出波形頻率和占空比，以保持定位卡充電電壓的平穩(wěn)；為了防止和附近的別的充電器上的定位卡混淆，充電器只接收RSSI最強(qiáng)的幀。圖7和圖8為本例所述充電器的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)電路，本例不限于圖7和圖8所述芯片和參數(shù)。
[0046]圖7和圖8中，Ul即第二 MCU，為核心芯片CC2530，其功能是:1、通過(guò)P0_1輸出可變頻率和占空比的方波，不同的頻率和占空比對(duì)應(yīng)不同的負(fù)載情況；2、通過(guò)霍爾元件感知定位卡等被充電設(shè)備是否到位；3、通過(guò)射頻和定位卡進(jìn)行溝通，得知定位卡的充電電壓(負(fù)載情況)，相應(yīng)改變輸出頻率和占空比；降壓?jiǎn)卧?3包括U4 (LM2596-5.0)和U5(AMC1117-3.3)以共同完成從12V輸入降到3.3V電壓，供Ul (CC2530)使用；U3 (LN4913)為霍爾開(kāi)關(guān)，用于感知定位卡等被充電設(shè)備是否到位；U2(MIC4215)為一款3A電流開(kāi)關(guān)，用于將CC2530產(chǎn)生的3.3V方波，轉(zhuǎn)換成為12V，大電流的方波，用于驅(qū)動(dòng)LC諧振電路；電感L3 (PCB板線圈)和電容C9為L(zhǎng)C諧振電路，用于功率輸出。
[0047]以上所述之【具體實(shí)施方式】為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本【具體實(shí)施方式】，凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括:定位卡、充電器、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；所述初級(jí)線圈設(shè)置在充電器上，所述次級(jí)線圈設(shè)置在定位卡上，所述定位卡通過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈實(shí)現(xiàn)與充電器之間的無(wú)線充電；所述初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的中心分別放置有極性相反的第一磁鐵和第二磁鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3設(shè)置在第一磁鐵的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述定位卡包括電壓生成模塊、充電管理模塊和第一 RF主控模塊，所述第一 RF主控模塊包括相互連接的第一 MCU和第一 RF芯片,所述電壓生成模塊和第一 MCU分別與充電管理模塊相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓生成模塊包括電感L4、電容C17、橋式整流二極管Dl和電容C23，所述電感L4和電容C17相互并聯(lián)并連接至橋式整流二極管Dl的兩個(gè)管腳，所述橋式整流二極管Dl的另外兩個(gè)管腳與電容C23相串接，以輸出電壓Vin ;所述電感L4為次級(jí)線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓生成模塊通過(guò)分壓?jiǎn)卧B接至第一 MCU的ADC檢測(cè)管腳，所述分壓?jiǎn)卧娮鑂1、電阻R2和電容C9，所述電阻Rl和電阻R2相互串接于電壓Vin和地之間，所述電容C9連接至電阻Rl和電阻R2的中間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一MCU將ADC檢測(cè)管腳所檢測(cè)到的電壓通過(guò)第一 RF芯片傳送至充電器，所述充電器根據(jù)該檢測(cè)到的電壓調(diào)節(jié)輸出頻率和占空比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電器還包括諧振模塊和第二 RF主控模塊，所述第二 RF主控模塊包括相互連接的第二 MCU和第二 RF芯片，所述初級(jí)線圈通過(guò)諧振模塊與第二 MCU相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述諧振模塊包括電流開(kāi)關(guān)U2、電容C9和電感LI，所述電容C9和電感LI相串接并連接在電流開(kāi)關(guān)U2的兩個(gè)輸出管腳；所述電感LI為初級(jí)線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將12V的輸入電壓降到3.3V的降壓?jiǎn)卧?，所述降壓?jiǎn)卧c第二 MCU相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任意一項(xiàng)所述的人員定位卡的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，還包括霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻R1，所述霍爾開(kāi)關(guān)U3和電阻Rl相互并聯(lián)并與第二 MCU相連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK204012880SQ201420513465
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】翁凱利, 徐躍福 申請(qǐng)人:深圳市翌日科技有限公司