CN105186618A - 红外充电器、红外充电外接装置和红外充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外充电器，红外充电器包括红外发射模块、红外发射控制模块和电源模块；还公开了一种与红外充电器相匹配的红外充电外接装置，包括红外检测模块、红外线转换模块和红外接收控制模块；同时公开了一种红外充电方法，首先通过红外发射控制模块和红外接收控制模块建立配对连接，然后利用红外发射控制模块和红外线转换模块进行光电的转换。本发明的红外充电器、红外充电外接装置以及红外充电方法解决了现有的无线充电器充电距离不理想的问题，达到了提高无线充电器的有效充电距离和供电稳定性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种红外充电器、红外充电外接装置和红外充电方法。
背景技术
无线充电器是指不用传统的充电电源线连接到需要充电的待充电设备设备上的充电器，现有的无线充电器，其技术为磁感应或是磁共振技术，通过使用线圈之间产生的磁场传输电能，无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。然而，现有的无线充电器有效充电距离都不甚理想，短则几毫米，长则几十厘米，让无线充电的使用感受大打折扣，另外，现有的无线充电器充电效率较低，并且仅提供电能。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种红外充电器、红外充电外接装置和红外充电方法，提高了无线充电器的有效充电距离。
为了实现上述目的，本发明的红外充电系统包括红外充电器，与红外接收端配对连接，包括底盒和可透红外面壳，所述可透红外面壳通过卡扣的方式与所述底盒固定连接，形成充电器的内腔；腔内设置有红外发射模块、红外发射控制模块和电源模块，所述电源模块与所述红外发射模块电连接，所述红外发射模块用于将电能转换为红外信号发射；所述红外发射控制模块分别与所述红外发射模块和所述电源模块电连接，用于根据充电容纳门限控制配对连接的红外接收端的个数。
进一步地，所述红外发射模块为激光二极管，为了降低因单个激光二极管损坏而导致红外充电器的充电能力下降，所述激光二极管呈矩阵阵列形式排列或分布成若干个同心圆。
进一步地，为了安装方便以及增加系统的可移动性，所述底盒的外侧设置有可折叠的插头，与设置在充电器内腔中的电源模块电连接。
进一步地，所述底盒采用中空圆柱结构，所述可透红外面壳采用凸半球状结构。
更进一步地，所述充电容纳门限为所述激光二极管总数的1/10。
相应地，本发明还提供了一种红外充电外接装置，该装置外接于待充电设备上，与红外充电器配对连接，其特征在于，包括：红外检测模块、红外线转换模块和红外接收控制模块，所述红外检测模块用于接收红外信号，并向红外接收控制模块发送检测信息；所述红外线转换模块用于将红外检测模块接收到的红外线所携带的光能转换成电能，并将电能存储在所述待充电设备的蓄电池中；所述红外接收控制模块用于在接收到所述检测信息后与红外发射端建立配对连接，并控制所述红外线转换模块进行光能转换。更进一步地，为了使得待充电设备能够在辐射区内任意地点得到稳定的充电质量，所述红外充电器采用蜂窝分布结构。
进一步地，为了方便与待充电设备连接，该红外充电外接装置设置有USB接口。
相应地，本发明还提供了一种红外充电方法，包括以下步骤：红外充电器将电能转换为红外信号进行发射；红外充电外接装置和所述红外充电器建立配对连接；所述待充电设备将接收到的红外信号转换为电能进行存储。
其中，所述红外充电外接装置和所述红外充电器建立配对连接包括以下步骤：当所述红外充电外接装置进入红外辐射区时，所述红外充电外接装置的红外检测模块检测到红外信号，向所述红外充电外接装置的红外接收控制模块发送检测信号；所述红外接收控制模块接收到所述检测信号后向所述红外充电器的红外发射控制模块发送配对请求；所述红外发射控制模块根据预先设定的充电容纳门限决定是否配对，若当前正在充电的待充电设备个数已经达到所述最大充电门限，则拒绝配对，若当前正在充电的待充电设备个数低于所述最大充电门限，则接收配对，与所述红外充电外接装置建立配对连接。
有益效果：本发明的红外充电器和红外充电外接装置以及红外充电方法利用红外发送控制模块与红外接收控制模块进行了有效配对，提高了无线充电系统的供电稳定性；进一步通过设置充电容纳门限来控制充电设备的个数，保证了充电质量。
附图说明
图1是红外充电器结构的爆炸图；
图2是红外充电器的立体图；
图3是红外充电器中可透红外面壳的立体图；
图4是利用图1中的红外充电器对待充电设备充电的场景图；
图5是100个红外充电器和1个待充电设备的充电示意图；
图6是100个红外充电器和2个待充电设备的充电示意图；
图7是100个红外充电器和10个待充电设备的充电示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
图1至图3中的红外充电器包括：底盒1和可透红外面壳2，底盒1采用空心圆柱结构，可透红外面壳2为凸半球状结构，可透红外面壳2通过卡扣的方式与底盒1固定连接，形成充电器的内腔；底盒1的外侧设置有可折叠的插头，底盒1和可透红外面壳2之间设置有隔离支架4，隔离支架4将充电器的内腔分成两个腔体，第一腔体由底盒1和隔离支架4形成，其内设置有控制电路板，控制电路板上设置有电源模块5和红外发射控制模块，电源模块5与可折叠插头电连接，红外发射控制模块与电源模块5电连接；第二腔体由可透红外面壳2和隔离支架4形成，其内设置有红外发射模块3，红外发射模块3与控制电路板上的红外发射控制模块、电源模块5分别电连接，红外发射模块3里集成了若干个红外发射单元，这些发射单元呈矩阵阵列形式排列或分布成若干个同心圆；发射单元为激光二极管，在红外发射控制单元的控制下向可透红外面壳2的外部发射红外线。
图4中利用图1中的红外充电器为待充电设备供电，红外充电器距离地面有一定高度，待充电设备可以为手机、平板、电脑等移动终端或者是可穿戴设备以及无线音箱、键盘等辅助设备。
待充电设备上设置有红外充电外接装置，该装置包括：红外检测模块、红外线转换模块和红外接收控制模块，红外检测模块用于接收红外信号，并向红外接收控制模块上报红外信号的信息；红外线转换模块可采用光伏电池，用于将红外检测模块接收到的红外线所携带的光能转换成电能，并将电能存储在待充电设备的蓄电池中；红外接收控制模块与红外接收控制模块分别电连接，其内有预先设置的控制程序，一方面接收红外检测模块上报红外信号发现信息，另一方面与红外充电器的红外发射控制模块建立配对关系，配对成功后打开红外线转换模块将光能转换为电能。红外充电外接装置可以卡接在待充电设备上，也可以通过USB接口连接待充电设备。
当待充电设备进入红外辐射区时，红外充电外接装置的红外检测模块检测到红外信号，向红外接收控制模块发送检测信号；红外接收控制模块接收到检测信号后向红外发射控制模块发送配对请求；红外发送控制模块根据辐射区内目前的充电情况决定是否配对，并将结果反馈给红外接收控制模块；若配对成功，则红外接收控制模块启动红外线转换模块进行能量转换。若配对不成功，可以预先在待充电设备进行配对请求电量门限设置，即当前待充电设备的电量高于该门限时，则可以选择周期性发送配对请求直至红外发送控制模块发送配对成功指令后结束请求，若电量低于该门限时，则仅发送一次配对请求。
由于红外信号发射功率非常小，一般而言，每个激光二级管的功率只有近10mA，以红外充电系统设置有100个激光二极管为例，如图5所示，当仅有一个待充电设备进入可配对区域，请求配对成功后，100个发射单元对其充电，此时此待充电设备的有效工作电流为1A(5V)，功率为5W；如图6所示，当2个待充电设备进入可配对区域，请求配对成功后，100个发射单元对此2个待充电设备充电，大致为50个发射单元对一个，此时每个待充电设备的有效工作电流为500MA(5V)，功率为2.5W；以此类推，如图7所示，当10个待充电设备进入可配对区域，自行配对成功后，100个发射单元对此10个待充电设备充电，大致为10个发射单元对1个待充电设备进行充电，此时每个待充电设备的有效工作电流为100mA(5V)，功率为0.5W，为了保证充电质量设置最大充电容纳门限为10，即最大只允许(发射单元个数*1/10)10个待充电设备同时使用。
红外发送控制模块内设有配对更新机制，采用“先进先出”的配对原则，更新机制可以根据配对情况进行周期性更新配对列表，配对列表包含了辐射区内正在充电的待充电设备参数以及总个数等信息。当列表中所存在的配对超过了充电容纳门限时，则红外充电器无法再接收新的待充电设备，此时，当红外发送控制模块接到配对请求命令后，向请求端发送拒绝配对的信息。当待充电设备离开红外辐射区，则配对自动断开，结束充电；或当待充电设备达到充电量时，例如达到电量的60％时，可以自行结束配对，关闭红外线转换模块，此时，配对列表进行更新，辐射区内正在充电的待充电设备低于最大充电门限，红外发送控制模块可以继续接收新的配对请求，向请求端发送配对成功的命令。为了提高配对率，配对列表的更新周期比待充电设备的配对请求周期设置的短一些较好。
Claims (10)
1.一种红外充电器，与红外接收端配对连接，其特征在于，包括底盒(1)和可透红外面壳(2)，所述可透红外面壳(2)通过卡扣的方式与所述底盒(1)固定连接，形成充电器的内腔；腔内设置有红外发射模块(3)、红外发射控制模块和电源模块(5)，所述电源模块(5)与所述红外发射模块(3)电连接，所述红外发射模块(3)用于将电能转换为红外信号发射；所述红外发射控制模块分别与所述红外发射模块(3)和所述电源模块(5)电连接，用于根据充电容纳门限控制配对连接的红外接收端的个数。
2.根据权利要求1所述的红外充电器，其特征在于，所述红外发射模块(3)采用若干个激光二极管，所述激光二极管呈矩阵阵列形式排列。
3.根据权利要求1所述的红外充电器，其特征在于，所述红外发射模块(3)采用若干个激光二极管，所述激光二极管分布成若干个同心圆。
4.根据权利要求1所述的红外充电器，其特征在于，所述底盒(1)的外侧设置有可折叠的插头，所述插头的一端与所述电源模块(5)电连接。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的红外充电器，其特征在于，所述底盒(1)采用中空圆柱结构，所述可透红外面壳(2)采用凸半球状结构。
6.根据权利要求1所述的红外充电器，其特征在于，所述充电容纳门限为所述激光二极管总数的1/10。
7.一种红外充电外接装置，外接于待充电设备上，与红外充电器配对连接，其特征在于，包括：红外检测模块、红外线转换模块和红外接收控制模块，所述红外检测模块用于接收红外信号，并向红外接收控制模块发送检测信息；所述红外线转换模块用于将红外检测模块接收到的红外线所携带的光能转换成电能，并将电能存储在所述待充电设备的蓄电池中；所述红外接收控制模块用于在接收到所述检测信息后与红外发射端建立配对连接，并控制所述红外线转换模块进行光能转换。
8.根据权利要求7所述的红外充电外接装置，其特征在于，该装置设置有USB接口。
9.一种红外充电方法，其特征在于，包括以下步骤：红外充电器将电能转换为红外信号进行发射；红外充电外接装置和所述红外充电器建立配对连接；所述待充电设备将接收到的红外信号转换为电能进行存储。
10.根据权利要求9所述的红外充电方法，其特征在于，所述红外充电外接装置和所述红外充电器建立配对连接包括以下步骤：
当所述红外充电外接装置进入红外辐射区时，所述红外充电外接装置的红外检测模块检测到红外信号，向所述红外充电外接装置的红外接收控制模块发送检测信号；所述红外接收控制模块接收到所述检测信号后向所述红外充电器的红外发射控制模块发送配对请求；所述红外发射控制模块根据预先设定的充电容纳门限决定是否配对，若当前正在充电的待充电设备个数已经达到所述最大充电门限，则拒绝配对，若当前正在充电的待充电设备个数低于所述最大充电门限，则接收配对，与所述红外充电外接装置建立配对连接。
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