CN107817835A - 一种基于无线充电的智能温控容器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种基于无线充电的温控智能容器。本发明智能容器包括：无线能量传输模块、能量存储及供电模块、人体红外检查模块、温度采集模块、微重力检测模块、加热模块及智能控制系统；整个容器采用模块化设计；系统开始运行时，首先进行人体检测；如果检测到有人在周围，然后检测判断容器内是否有食物，如检测到容器内有食物，进一步检测食物温度是否大于预设值；如食物温度大于预设值，不做任何动作，否则进行加热操作。经过闭环控使得容器内食物在有人食用的情况下，保持健康合适食用温度。本发明针对特殊人群饮食安全保障的需求，提供了一种智能温控容器，在便携式、智能化及安全性等方面具有很强的优势。
Description
技术领域
本发明属于智能控制技术领域，具体涉及一种基于无线充电的温控智能容器。
背景技术
随着科技技术快速的发展，便携性及智能化成为消费类电子产品主要追求的目标。无线能量传输（Wireless Power Transfer, 简称 WPT）是指利用非接触的方式实现电源与用电设备之间的能量传输方式。相对于传统的电力传输，WPT 技术有诸多优点，其中主要包括：第一，提高了电子设备的便携性，无线能量传输的方式去掉移动电子设备的最后一根电缆。第二，可应用于各种恶劣的工作环境，防水防腐蚀等。第三，减少了诸多的安全隐患。由于用导线电能传输的用电设备存在线路老化、摩擦、裸露等问题，容易发生电源线短路、拔插接触火花等对电气电子设备使用寿命和用电安全产生不利影响。智能化是随着传感器和控制技术的发展而逐渐强化的，通过传感器的数据采集反馈是控制系统实现无人值守的闭环控制。对于特殊人群（老人、儿童及智力缺陷）来说，健康合适的饮食对他们来说很重要，其中食物的温度在食用上是一项很重要的评价参数。因此一种基于无线充电技术的便携式智能化的容器潜在需求很大。守护特殊人群的健康，其意义重大。
发明内容
为了能够更好的为特殊人群提供健康安全的饮食保障，本发明提供一种基于无线充电的智能温控容器。该系统集无线充电、红外检测、温度传感及闭环控制等技术，从而使得智能容器具有便携式、高安全性、高智能化等优点。
本发明提供的基于无线充电的智能温控容器，其结构包括：无线能量传输模块、能量存储及供电模块、人体红外检查模块、温度采集模块、微重力检测模块、加热模块及智能控制系统；整个系统采用模块化设计；其中：
所述无线能量传输模块，主要是由谐振式无线能量传输方式实现。其具体电路拓扑采用E类功放电路，特点是电路结构简单，高效率及高可靠性，参见图2所示。包括：依次电连接的开关管M1、扼流圈电感Lrfc、并联电容C0与串联电感L0组成的谐振电路、电感L1与电容C1组成的无线并联发射线圈，以及电感L2与电容C2组成的无线并联接受线圈，接受线圈上设有负载R，等效对电池充电；开关管M1通过PWM驱动信号实现导通与关断。该无线能量传输模块在调制频率为150KHz的情况下，可实现10-30CM距离内效率为大于80%的无线能量传输。对与该智能温控碗系统足以满足要求。
所述能量存储及供电模块，主要是由储能锂离子电池及DC/DC变换组成。实施例中采用容量为1800mAh锂离子电池，DC/DC变换保证了系统所需要的5V和3.3V供电系统。
所述人体红外检查模块，主要由依次排列的菲涅尔透镜、热释电型传感器、带通放大器、比较器、光控电路、输出电路组成，参见图3所示，具有体积小、使用方便、工作可靠、检测灵敏、探测角度大、感应距离远等特点。菲涅尔透镜用于将人体辐射的红外辐射聚焦，以提高探测灵敏度。热释电传感器用于检测人体辐射出来的特定波长的红外线，并产生微弱的信号。带通放大器用于对检查的弱信号进行高增益低噪声、低频带通放大处理，然后送到下一级电路，放大器的增益约在70dB左右。比较器用于有效地抑制噪声干扰，提高模块的工作可靠性，降低误动作的概率。光控电路利用光敏电阻对光敏感的特性进行目标探测。输出电路根据执行电路的不同输出高电平延时脉冲信号，作为智能控制系统输入信号。该系统主要目的是提供给智能控制系统逻辑判断依据。
所述温度采集模块，主要有温度传感器及相关驱动信号组成，其主要作用是采集被控制设备终端温度，依次作为加温控制的依据。实施例中，采用高精度温度传感器SHT15，参见图4所示，SCK信号为温度读取的时序信号，DATA为检测到的温度值，电容为滤除噪音提高温度检测精度。
所述微重力检测模块，主要由依次连接的重力传感器、放大器电路、跟随器、A/D采样电路及输出组成，参见图5所示，其功能是提供给智能控制器判断输入数据。重力传感器作用是获取为小压力信号，放大电路其目的是对获取微弱信号进行放大进行预处理，跟随器主要功能是在对信号进行采用数字化前进行保持进而防止外界干扰，A/D采样电路主要实现了信号的模特转换成数字化，最后通过输出电路进行输出。不在检测到容器内有食物时，在满足其他条件下，才温控容器；如果容器内无食物时，不做任何控制动作。
所述加热模块，主要由加热电源、加热片、温度反馈、逻辑控制信号等组成，参见图6所示，其目的通过闭环控制使得容器内食物时刻达到一个健康安全的食用温度范围。加热电源主要提供加热片所需要的功率，加热片是主要的加热器件，温度反馈是为了使被控目标稳定在一个温度范围内而采用的控制反馈信号基准，逻辑控制信号是由系统经过智能控制系统进行逻辑判断给出的是否加热的信号。
所述智能控制系统，主要是通过采集和反馈来的信息，进行逻辑运算，输出控制信号，参见图7所示。系统开始运行时，首先进行人体检测，是否有人在附近；如果没有人在附近，系统不做任何动作；如果检测到有人在周围，然后检测判断容器内是否有食物，如果容器内没有食物，则不做任何动作；如检测到容器内有食物，进一步检测食物温度是否大于预设值；如食物温度大于预设值，不做任何动作，否则进行加热操作。经过闭环控使得容器内食物在有人食用的情况下，保持一个健康合适食用温度。
本发明的有益效果是，针对特殊人群饮食安全保障的需求，提供了一种基于无线充电智能温控容器，系统在便携式、智能化及安全性等方面具有很强的优势。
附图说明
图1是本发明的系统组成框图。
图2是本发明的无线能量传输模块电路原理图。
图3是本发明的人体红外检测模块系统框图。
图4是本发明的温度采集模块电路原理图。
图5是本发明的微重力检测模块框图。
图6是本发明的加热模块框图。
图7是本发明的智能控制模块逻辑图。
具体实施方式
系统通过无线充电对密封容器进行充电，能量存储在1800mAh锂离子电池内，系统工作主要通过智能化控制系统完成，首先人体红外检测系统，判断是否有食用者在附近，如没有食用者在附近不做任何动作，当检测到有食用者在附近，然后检测判断容器内是否有食物，如果没有食物在容器内不做任何动作，如检测到有食物在容器内，然后通过温度采集系统，进一步判断食物温度是否大于预设值，如大于预设值，不做任何动作，否则通过加热系统对容器进行升温，经过温度闭环控反馈使得容器内食物保持在健康合适食用温度。
Claims (4)
1.一种基于无线充电的温控智能容器，其特征在于，包括：无线能量传输模块、能量存储及供电模块、人体红外检查模块、温度采集模块、微重力检测模块、加热模块及智能控制系统；整个容器采用模块化设计；其中：
所述无线能量传输模块，由谐振式无线能量传输方式实现，具体电路拓扑采用E类功放电路；
所述能量存储及供电模块，主要由储能锂离子电池及DC/DC变换组成；
所述人体红外检查模块，主要由依次排列的菲涅尔透镜、热释电型传感器、带通放大器、比较器、光控电路、输出电路组成；菲涅尔透镜用于将人体辐射的红外辐射聚焦；热释电传感器用于检测人体辐射出来的特定波长的红外线，并产生微弱的信号；带通放大器用于对检查的弱信号进行高增益低噪声、低频带通放大处理，然后送到下一级电路；比较器用于抑制噪声干扰；光控电路利用光敏电阻对光敏感的特性进行目标探测；输出电路根据执行电路的不同输出高电平延时脉冲信号，作为智能控制系统输入信号；
所述温度采集模块，主要有温度传感器及相关驱动信号组成，其作用是采集被控制设备终端温度，依次作为加温控制的依据；
所述微重力检测模块，主要由依次连接的重力传感器、放大器电路、跟随器、A/D采样电路及输出组成，其功能是提供给智能控制器判断输入数据；
所述加热模块，主要由加热电流、加热片、温度反馈、逻辑控制信号组成，通过闭环控制使得容器内食物时刻达到一个健康安全的食用温度范围；
所述智能控制系统，主要是通过采集和反馈来的信息，进行逻辑运算，输出控制信号；系统开始运行时，首先进行人体检测，是否有人在附近；如果没有人在附近，系统不做任何动作；如果检测到有人在周围，然后检测判断容器内是否有食物，如果容器内没有食物，则不做任何动作；如检测到容器内有食物，进一步检测食物温度是否大于预设值；如食物温度大于预设值，不做任何动作，否则进行加热操作；经过闭环控使得容器内食物在有人食用的情况下，保持一个健康合适食用温度。
2.根据权利要求1所述的基于无线充电的温控智能容器，其特征在于，所述无线能量传输模块包括：依次电连接的开关管M1、扼流圈电感Lrfc、并联电容C0与串联电感L0组成的谐振电路、电感L1与电容C1组成的无线并联发射线圈，以及电感L2与电容C2组成的无线并联接受线圈， 接受线圈上设有负载R，等效对电池充电；开关管M1通过PWM驱动信号实现导通与关断。
3.根据权利要求2所述的基于无线充电的温控智能容器，其特征在于，无线能量传输模块在调制频率为150KHz的情况下，实现10-30CM距离内效率为大于80%的无线能量传输。
4.根据权利要求1所述的基于无线充电的温控智能容器，其特征在于，所述加热模块中，加热电源提供加热片所需要的功率，加热片是加热器件，用于对系统加热；温度反馈是为了使被控目标稳定在一个温度范围内而采用的控制反馈信号基准，逻辑控制信号是由系统经过智能控制系统进行逻辑判断给出的是否加热的信号。
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