CN103826088B - 基于太阳能充电的可视门铃、充电方法及太阳能电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，公开了一种基于太阳能充电的电子猫眼可视门铃、充电方法及太阳能电池装置。本发明中，通过在门内主机上采用太阳能电池模块，将自然光能转换为电能，为电子猫眼系统充电或者供电，使得可视门铃能够持续充电、供电，永不断电，方便用户使用，此外，太阳能电池技术方案成熟，成本也低，实现简单；而且，节能环保，不消耗能量，也没有任何辐射。

Description

基于太阳能充电的可视门铃、充电方法及太阳能电池装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及基于太阳能充电的可视门铃、充电方法及太阳能电池装置。

背景技术

随着科技的进步，电子猫眼可视门铃（后统称电子猫眼）正在逐步取代传统的光学猫眼。只要将门上的传统猫眼取下来，就能够通过已有猫眼将新的电子猫眼轻松安装上，电子猫眼既有可视门铃的功能，也能够存储访客记录，甚至还带安防监控的功能。既能够呵护家庭安全也能为日常生活增加很多便利，所以电子猫眼正成为一种潮流在迅速普及。电子猫眼一般由摄像头组件、显示及控制模块、电池及门内外安装固件组成。现有电子猫眼基本上都是单纯采用电池供电，比如干电池或者锂电池。该系统工作在待机模式时，功耗是可以很小，可以做到小于1mA，但是，当有访客按门铃时，显示屏、摄像头模组及门铃喇叭等对电流消耗非常大，而门上一般没办法直接用直流电源供电，所以系统待机时间短、需要频繁换电池是产品的致命缺陷。

电子猫眼由于是装在门上取代传统的光学猫眼，而现有的门上都没有直流电源，所以现有的电子猫眼方案，还都是采用电池供电，比如干电池或者锂电池。如果采用干电池，就需要经常更换，既增加成本又不环保；相对而言，锂电池的方案，可以取下锂电池采用座充充电，或者门边上有电源插座的话也可以采用旅行充电器连线充电。目前市面上电子猫眼所采用的充电技术，要么是采用有线充电方式，要么是采用无线充电方式。有线充电方式，需要在门附近有电源或者要将电池取出充电，不方便，操作麻烦；无线充电方式，暂时还在试验阶段，商用上还需要时间去改进优化，暂时没有在电子猫眼上投入商用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于太阳能充电的电子猫眼可视门铃、充电方法及太阳能电池装置，使得可视门铃能够持续充电、供电，永不断电，方便用户使用。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于太阳能充电的可视门铃，包含：门外子机、门内主机；

所述门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与所述门内主机连接；

所述门内主机具有太阳能电池模块，该太阳能电池模块将自然光能转换为电能，所述转换得到的电能供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。

本发明的实施方式还提供了一种基于太阳能充电的可视门铃的充电方法，包含以下步骤：

将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；

所述门内主机将自然光能转换为电能；

采用所述转换得到的电能供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电。

本发明的实施方式还提供了一种太阳能电池装置，包含：光能采集电路、充电电路、供电电路；

所述光能采集电路接收环境自然光能量，并转换为电能；

所述充电电路通过直流至直流变换电路将所述光能采集电路转换得到的电压转换成可充电电压供所述待机低功耗的电子产品的电池充电；

所述供电电路直接采用所述直流至直流变换电路转换得到的电能为所述低待机功耗的电子产品供电，或者采用所述低待机功耗的电子产品的电池为所述低待机功耗的电子产品供电。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在门内主机上采用太阳能电池模块，将自然光能转换为电能，为电子猫眼系统充电或者供电，使得可视门铃能够持续充电、供电，永不断电，方便用户使用，此外，太阳能电池技术方案成熟，成本也低，实现简单；而且，节能环保，不消耗能量，也没有任何辐射。

另外，所述太阳能电池模块包含光能采集电路、充电电路、供电电路；

所述光能采集电路接收环境自然光能量，并转换为电能；

所述充电电路通过直流至直流变换电路将所述光能采集电路转换得到的电压转换成可充电电压，供所述可视门铃的电池充电；

所述供电电路直接采用所述直流至直流变换电路转换得到的电压为所述可视门铃供电，或者采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电。

采用直流至直流变换电路进行电压转换，可以保证稳定、可靠地为可视门铃供电或者充电，进一步保障持续充电、供电，永不断电。

另外，所述供电电路在所述可视门铃的电流消耗大于或者等于预设的门限值时，采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电。由于直接采用直流至直流变换电路转换得到的电压为可视门铃供电提供的电流较小，因此在需要较大电流消耗时，通过系统电池供电，可提供大电流供电，进一步保证对可视门铃的持续稳定供电。

另外，所述门内主机包含主机中央处理器；

所述主机中央处理器检测所述可视门铃的电池的电压；

在所述检测到的电压低于预设的门限值时，触发所述直流至直流变换电路打开，为所述可视门铃的电池充电；

在所述检测到的电压大于或者等于所述可视门铃的电池的最大电压值时，触发所述直流至直流变换电路关闭，停止为所述可视门铃的电池充电。

通过检测电池电压，只在电池电压低于预设的门限值，才对电池充电，而电池充满电后，自动停止充电，可以避免在电池能为可视门铃供电的情况下为充电，延长电池的使用寿命，进一步保障持续充电、供电，永不断电。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的基于太阳能充电的可视门铃的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的基于太阳能充电的可视门铃的太阳能电池模块内置于门内主机的示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的基于太阳能充电的可视门铃的太阳能电池模块外置于门内主机上或者主机附近的示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的基于太阳能充电的可视门铃的太阳能电池模块原理示意图；

图5是根据本发明第二实施方式的基于太阳能充电的可视门铃的充电方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种基于太阳能充电的可视门铃，如图1所示，该可视门铃包含：门外子机3、门内主机1；门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构2、4与门内主机连接；门内主机1具有太阳能电池模块，该太阳能电池模块将自然光能转换为电能，转换得到的电能供可视门铃的电池充电，或者为可视门铃供电。

太阳能电池模块可以内置或者外置于电子猫眼可视门铃上，请参阅图2和图3，图2是内置于门内主机的示意图，图3是通过充电接口外接在门内主机的示意图，图中，1为门内主机，7为门板，8为太阳能电池模块。

具体地说，在门内主机上增加太阳能电池模块，将自然光能转换为电流，只要光线足够，一方面可以给电池充电，另一方面，也可以给系统供电，维持系统持续工作。太阳能电池模块的简易原理框图如图4所示，太阳能电池模块具体包含光能采集电路401、充电电路402、供电电路403。光能采集电路401接收环境自然光能量，并转换为电能；充电电路402通过直流至直流变换电路将光能采集电路转换得到的电能转换成可充电电能，供可视门铃的电池充电；供电电路403直接采用直流至直流变换电路转换得到的电能为可视门铃供电，或者采用可视门铃的电池为可视门铃供电。图中404为充电回路中电流的流向，405为供电回路中电流的流向。

太阳能电池方案成熟，成本也低，实现简单。太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，下面以晶体硅为例描述光发电过程，P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

此外，若通过一个转换器能将一个直流电压(3.0V)转换成其他的直流电压(1.5V或5.0V)，称这个转换器为直流至直流（DC/DC）转换器，或称之为开关电源或开关调整器。该变换具体是指通过自激振荡电路把输入的直流电转变为交流电，再通过变压器改变电压之后再转换为直流电输出，或者通过倍压整流电路将交流电转换为高压直流电输出。采用直流至直流变换电路进行电压转换，可以保证稳定、可靠地为可视门铃供电或者充电，进一步保障持续充电、供电，永不断电。

此外，由于直接采用直流至直流变换电路转换得到的电压为可视门铃供电提供的电流较小，因此在需要较大电流消耗时，通过系统电池供电，可提供大电流供电，进一步保证对可视门铃的持续稳定供电。具体地说，供电电路在可视门铃的电流消耗大于或者等于预设的门限值时，采用可视门铃的电池为可视门铃供电。比如说，在可视门铃待机时，供电电路直接采用直流至直流变换电路转换得到的电能为可视门铃供电；而有访客按门铃，需要传输门外子机记录的影像时，可视门铃会需要较大电流消耗，则采用可视门铃的电池为可视门铃供电。

此外，值得一提的是，门内主机还包含主机中央处理器；该主机中央处理器检测可视门铃的电池的电压；在检测到的电压低于预设的门限值时，触发直流至直流（简称“DC/DC”）变换电路打开，为可视门铃的电池充电；在检测到的电压大于或者等于可视门铃的电池的最大电压值时，触发直流至直流变换电路关闭，停止为可视门铃的电池充电。如图4中充电控制回路406所示，主机中央处理器的信号通过该充电控制回路反馈触发信号给DC/DC变换电路。通过检测电池电压，只在电池电压低于预设的门限值，才对电池充电，而电池充满电后，自动停止充电，可以避免在电池能为可视门铃供电的情况下为充电，延长电池的使用寿命，进一步保障持续充电、供电，永不断电。

此外，值得注意的是，太阳能电池能量收集和转换，实现方法多样，不局限于图4所示的电路，只要是利用太阳能电池充电的电子猫眼都在该专利的保护范围之内。

与现有技术相比，通过在门内主机上采用太阳能电池模块，将自然光能转换为电能，为电子猫眼系统充电或者供电，使得可视门铃能够持续充电、供电，永不断电，方便用户使用，此外，太阳能电池技术方案成熟，成本也低，实现简单；而且，节能环保，不消耗能量，也没有任何辐射。

本发明第二实施方式涉及一种基于太阳能充电的可视门铃的充电方法。在本实施方式中涉及到的可视门铃为第一实施方式中的可视门铃，由于采用太阳能电池模块，将自然光转换为电能，为可视门铃供电或充电。具体地说，将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；门内主机将自然光能转换为电能；采用转换得到的电能供可视门铃的电池充电，或者为可视门铃供电。

但是，为了保证稳定、可靠地为可视门铃供电或者充电，因此，在采用转换得到的电能供可视门铃的电池充电，或者为可视门铃供电时，通过直流至直流变换电路将光能采集电路转换得到的电能转换成可充电电能供可视门铃的电池充电；直接采用直流至直流变换电路转换得到的电能为可视门铃供电，或者采用可视门铃的电池为可视门铃供电。

此外，由于直接采用直流至直流变换电路转换得到的电压为可视门铃供电提供的电流较小，因此在需要较大电流消耗时，通过系统电池供电；也就是说，如果可视门铃的电流消耗大于等于预设的门限值，则采用可视门铃的电池为可视门铃供电，可提供大电流供电，进一步保证对可视门铃的持续稳定供电。

此外，值得一提的是，门内主机包含主机中央处理器；在为可视门铃的电池充电时，主机中央处理器检测可视门铃的电池的电压；判断检测到的电压是否低于预设的门限值，如果检测到的电压低于预设的门限值，则触发直流至直流变换电路打开，为可视门铃的电池充电；判断检测到的电压是否大于或者等于可视门铃的电池的最大电压值，如果检测到的电压大于或者等于该最大电压值，则触发直流至直流变换电路关闭，停止为可视门铃的电池充电。

请参阅图5，可以先循环接收环境光能量；接着通过DC/DC变化将电压转换成可充电电压给主机电池充电；接着判断门内主机的电池电压是否大于4.2V，如果大于4.2V将停止充电，由太阳能电池给系统供电，主机电池做补充；否则继续充电；并在主机电池小于4V时，将重新启动太阳能电池充电。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

上面方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种太阳能电池装置，该装置包含：光能采集电路、充电电路、供电电路；光能采集电路接收环境自然光能量，并转换为电能；充电电路通过直流至直流变换电路将光能采集电路转换得到的电能转换成可充电电能供待机低功耗的电子产品的电池充电；供电电路直接采用直流至直流变换电路转换得到的电能为低待机功耗的电子产品供电，或者采用低待机功耗的电子产品的电池为低待机功耗的电子产品供电。其中，低待机功耗的电子产品包含：可视门铃的门内主机、指纹锁、密码锁或者无线遥控器。

此外，供电电路在低待机功耗的电子产品所消耗的电流大于或者等于预设的门限值时，采用低待机功耗的电子产品的电池为低待机功耗的电子产品供电，可以进一步保证对低待机功耗的电子产品的持续稳定供电。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于太阳能充电的可视门铃，其特征在于，包含：门外子机、门内主机；

所述门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与所述门内主机连接；

所述门内主机具有太阳能电池模块，该太阳能电池模块将自然光能转换为电能，所述转换得到的电能供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电；

所述太阳能电池模块包含光能采集电路、充电电路、供电电路；

所述光能采集电路接收环境自然光能量，并转换为电能；

所述充电电路通过直流至直流变换电路将所述光能采集电路转换得到的电压转换成可充电电压，供所述可视门铃的电池充电；

所述供电电路直接采用所述直流至直流变换电路转换得到的电压为所述可视门铃供电，或者采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电；

所述供电电路在所述可视门铃的电流消耗大于或者等于预设的门限值时，采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能充电的可视门铃，其特征在于，所述门内主机包含主机中央处理器；

所述主机中央处理器检测所述可视门铃的电池的电压；

在所述检测到的电压低于预设的门限值时，触发所述直流至直流变换电路打开，为所述可视门铃的电池充电；

在所述检测到的电压大于或者等于所述可视门铃的电池的最大电压值时，触发所述直流至直流变换电路关闭，停止为所述可视门铃的电池充电。

3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能充电的可视门铃，其特征在于，所述太阳能电池模块内置或者外置于电子猫眼可视门铃上。

4.一种基于太阳能充电的可视门铃的充电方法，其特征在于，包含以下步骤：

将门外子机固定在门板上，并通过内外机连接机构与门内主机连接；

所述门内主机将自然光能转换为电能；

采用所述转换得到的电能供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电；

所述采用所述转换得到的电能供所述可视门铃的电池充电，或者为所述可视门铃供电，包括：

通过直流至直流变换电路将所述光能采集电路转换得到的电能转换成可充电电能供所述可视门铃的电池充电；

直接采用所述直流至直流变换电路转换得到的电能为所述可视门铃供电，或者采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电；

并且如果所述可视门铃的电流消耗大于等于预设的门限值，则采用所述可视门铃的电池为所述可视门铃供电。

5.根据权利要求4所述的基于太阳能充电的可视门铃的充电方法，其特征在于，所述门内主机包含主机中央处理器；在为所述可视门铃的电池充电的步骤中，包含以下子步骤：

所述主机中央处理器检测所述可视门铃的电池的电压；

判断所述检测到的电压是否低于预设的门限值，如果所述检测到的电压低于预设的门限值，则触发所述直流至直流变换电路打开，为所述可视门铃的电池充电；

判断所述检测到的电压是否大于或者等于所述可视门铃的电池的最大电压值，如果所述检测到的电压大于或者等于该最大电压值，则触发所述直流至直流变换电路关闭，停止为所述可视门铃的电池充电。

6.一种太阳能电池装置，其特征在于，包含：光能采集电路、充电电路、供电电路；

所述光能采集电路接收环境自然光能量，并转换为电能；

所述充电电路通过直流至直流变换电路将所述光能采集电路转换得到的电能转换成可充电电能供待机低功耗的电子产品的电池充电；

所述供电电路直接采用所述直流至直流变换电路转换得到的电能为所述低待机功耗的电子产品供电，或者采用所述低待机功耗的电子产品的电池为所述低待机功耗的电子产品供电；

所述供电电路在所述低待机功耗的电子产品所消耗的电流大于或者等于预设的门限值时，采用所述低待机功耗的电子产品的电池为所述低待机功耗的电子产品供电。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池装置，其特征在于，所述低待机功耗的电子产品包含：

可视门铃的门内主机、指纹锁、密码锁或者无线遥控器。