CN109756002A - 一种具有无线充电功能的公共储物柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有无线充电功能的公共储物柜，包括柜体，所述柜体设有一个以上的充电储物箱，所述充电储物箱配有箱门和箱门锁，其特征在于，所述冲充电储物柜设有主控制电路板，每个充电储物箱分别配有子控制电路板、无线充电功率发射器和付费装置。本发明公共储物柜将无线充电装置与储物柜结合在一起，一方面扩展了公共充电场所，另一方面利用储物柜带锁的特性保障电子设备的安全性，结构规划合理，只需占用很少的储物柜空间，且不妨碍正常储物，使用方便，且无需用户守候。

Description

一种具有无线充电功能的公共储物柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域以及物流技术领域，具体为一种具有无线充电功能的公共储物柜及控制方法。

背景技术

近年来，随着小型智能移动设备的普及，以及人们在社会活动中对智能移动设备的依赖，例如电子支付，服务呼叫等，使得电子设备的平均用电量消耗的更快，充电的频率也相应增加，但在公共场合有时就会存在充电不方便的问题，且人们对充电的便捷性提出了更高的需求。

为了解决这一问题，有许多公共场所开始提供充电服务。大多开放环境的公共充电亭是以有线连接的方式充电，且基本需要用户自带充电线，基于安全的考虑，还需要人们在一旁长时间的看守等候；一些公共充电亭是以租借充电宝的方式提供服务，充电宝具有可携带性，无需人们时刻监督充电过程，但充电宝较为占用包的空间，且放在包中也存在散热不良的问题；只有少量特定环境的场所会提供无线充电服务，例如旅馆等私密空间，或餐厅等用户会持续守候的场所，应用范围狭窄，受场合限制，在相同时间内充电设备的可使用频率低，且安全性仍有待提高。

关于无线电能传输（Wireless Power Transfer，WPT）技术，是当前电能传输领域中研究的热点。无线电能传输系统具有方便的能量传输、无需复杂的电力线、安全等优点，在手机、平板电脑、智能可穿戴设备等小型移动设备中具有良好的应用前景。而且无线电能传输的控制、传输效率、线圈结构研究等方面在国内外也都得到了快速的发展。全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟（WPC）为无线充电技术的发展做出了巨大的努力，他们推出了一种无线充电标准—Qi标准。Qi标准的逆变电路的工作频率的范围为110KHz到205KHz之间，采用电磁感应技术，具备便捷性和通用性两大特征。首先，不同品牌的产品，只要符合Qi协议，都可以使用Qi功率发射器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。

发明内容

基于背景技术中所描述的问题，本发明的技术目的是提出一种可以推广无线充电技术和拓宽公共充电服务场所的技术方案，能够满足公共充电安全性的求。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种具有无线充电功能的公共储物柜，包括柜体，所述柜体设有一个以上的充电储物箱，所述充电储物箱配有箱门和箱门锁，其特征在于：

所述储物柜设有主控制电路板，每个充电储物箱分别配有子控制电路板、无线充电功率发射器和付费装置；

所述主控电路板包含第一微控制器以及分别与其连接的第一总线接口电路、电源管理电路、显示电路和通信模块，第一微控制器通过通信模块与外部平台建立通信连接，主控制电路板与子控制电路板通过总线连接；

所述子控制电路板包含第二微控制器和与其连接的第二总线接口电路，所述无线充电功率发射器、付费装置分别与第二微控制器连接；

电源管理电路的控制信号输入端与第一微控制器的信号输出端连接，所述电源管理电路在各无线充电功率发射器线圈的电源线上，分别设置继电器开关，电源管理电路根据第一微控制器发送的信号，控制各继电器开关的通断；

所述充电储物箱的底板为绝缘挡板，所述绝缘挡板的中部设有安装槽，无线充电功率发射器嵌在所述安装槽内，其外壳顶面的高度不高于绝缘挡板的表面。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

每个充电储物箱分别配有充电状态指示灯，所述充电状态指示灯与主控制电路板或子控制电路板连接，用于指示充电状态。

主控制电路板与子控制电路板通过RS-485总线连接。所述第一、第二总线接口电路优选采用型号为MAX483的RS-485芯片。

所述付费装置包括投币器和检测刷卡信息的射频识别模块。

一种基于如上所述公共场所储物柜的充电控制方法，包括以下步骤：

A、充电储物箱箱门处于打开状态时，该充电储物箱子控制电路板的第二微控制器持续检测相应付费装置发送的信号，直至箱门关闭或检测到付费信号；子控制电路板检测到付费信号后，向主控制电路板发送信号，通过主控制电路板的显示电路显示相关信息，同时进入步骤B；

B、子控制电路板向无线充电功率发生器发送信号，无线充电功率发射器启动，检测有无满足Qi无线电能传输协议的接收装置；

无线充电功率发射器检测到匹配的接收装置后，进入步骤C；

无线充电功率发射器在第一规定时间内未检测到匹配的接收装置，则进入步骤D；

C、根据无线充电功率发射器反馈的检测信号，第二微控制器向主控制电路板发送信号，第一微控制器控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器的线圈通电，并开始计算充电费用和充电时长，通过显示电路显示，之后进入步骤E；

D、根据无线充电功率发射器反馈的检测信号，子控制电路板向主控制电路板发送信号，第一微控制器控制显示电路消除所述相关信息；

E、充电费用达到用户付款额度上限时，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器的线圈断电。

在执行步骤E前，充电费用未达到用户付款额度上限，而接收装置被移走时，根据无线充电功率发射器反馈的信号，子控制电路板向主控制电路板发送信号，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器的线圈断电，并暂停计费；

若无线充电功率发生器检测不到接收装置的时间超过第二规定时间，第一微控制器控制显示电路消除与该储物柜相关的充电信息，返回步骤A；

若无线充电功率发生器检测不到接收装置的时间未超过第二规定时间，第一微控制器则控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器的线圈通电，并继续计费。

有益效果：

本发明公共储物柜将无线充电装置与储物柜结合在一起，一方面扩展了公共充电场所，另一方面利用储物柜带锁的特性保障电子设备的安全性，结构规划合理，只需占用很少的储物柜空间，且不妨碍正常储物，使用方便，且无需用户守候。

附图说明

图1为本发明储物柜的结构示意图；

图2为主电路控制板的结构示意图；

图3子控制电路板的结构示意图；

图4为显示电路的结构示意图；

图5为总线接口电路的结构示意图；

图6为电源管理电路来的结构示意图；

图7为本发明储物柜的电路组成示意图。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的介绍。

如图1至图7所示，一种具有无线充电功能的公共储物柜，包括柜体1和底座10，所述柜体1设有多个储物箱，每个储物箱均配有箱门和箱门锁，其中部分或全部的储物箱为充电储物箱。

所述储物柜设有主控制电路板5，每个充电储物箱分别配有子控制电路板7、无线充电功率发射器6、付费装置和充电状态指示灯9。

所述无线充电功率发射器6包含高频电磁线圈、逆变电路和电力传输控制单元。充电储物箱的底板8为绝缘挡板，所述绝缘挡板的中部设有安装槽，无线充电功率发射器6嵌在所述安装槽内，其外壳的顶面不高于绝缘挡板的表面，避免影响存放非待充电装置的其它物品。

所述付费装置包括投币器4和检测刷卡信息的射频识别模块3，卡片可为银行卡、充值卡等，也可以辅以二维码扫描付费装置，通过金融机构提供的平台付费。

所述主控电路板5的连接结构如图2所示，包含第一微控制器、第一总线接口电路、电源管理电路、显示电路和通信模块，第一总线接口电路、电源管理电路、显示电路和通信模块分别与第一微控制器连接。

所述电源管理电路在各无线充电功率发射器6高频电磁线圈的电源线上，分别设有继电器开关，通过继电器的开合控制高频电磁线圈的通断电。电源管理电路的控制信号输入端与第一微控制器的信号输出端连接，电力传输控制单元根据第一微控制器发送的信号，控制各继电器开关的开合。

所述第一微控制器电路由单片机构成，第一微控制器通过GPRS无线通信模块与外部平台建立通信连接，所述外部平台为后台监控终端或其它有访问权限的终端设备，以利于远程监控管理和接收付费信息。

显示电路如图4所示，包括显存芯片、一个一位共阴数码管、三个四位共阴数码管和一个按键构成。其中显存芯片型号为天微电子TM1629，显示寄存器存储通过串行接口接收从单片机传送到TM1629的数据,最多有效地址从00H-0FH共16字节单元,分别与芯片SEG和GRID管脚对应，写LED显示数据的时候,按照从显示地址低位到高位,从数据字节的低位到高位操作。

所述主控制电路板5与子控制电路板7过RS-485总线连接，所述底座10设置在柜体1的下方，可用于容置电路板之间的线路。所述第一、第二微控制器分别通过第一、第二总线接口电路与总线连接。如图5所示，第一、第二总线接口电路采用型号为MAX483的RS-485芯片，芯片AB管脚间的匹配电阻R10为100Ω，一条总线上最多可挂载32个从机，对本发明充电柜来说可以方便的实现充电位的扩展，RS-485 串行总线功能主要是将单片机中的TXD发送信号转换成差分信号进行信息交流，并将接收到的差分信号进行转换成单片机接收的RXD信号进行接收。

所述子控制电路板7包含第二微控制器和与其连接的第二总线接口电路，所述第二微控制器由单片机构成，所述无线充电功率发射器6、付费装置、充电状态指示灯9分别与第二微控制器连接。

本发明储物柜中，箱门锁可为机械锁或自动锁。若采用机械锁，钥匙可由用户和/或管理员保管，同时储物柜需设置监测充电储物箱箱门开闭状态的传感器，所述传感器与对应的子控制电路板5连接，向第二微控制器反馈箱门的开合状态，触发第二微控制器开始检测付费信号。若采用自动锁，可采用现有超市储物柜或快递储物柜的控制方式，主控制电路板5控制箱门的打开，用户通过密码或条码等身份认证信息开锁，主控制电路板5根据用户通过按键或显示屏等输入设备发送的请求信号，择一闲置的充电储物箱打开后，向对应的子控制电路板7发送信号，触发第二微控制器开始检测付费信号。

所述充电状态指示灯9用于通过不同颜色指示正常和异常的充电状态，例如，当无线充电功率发生器6未启动时，充电状态指示灯不亮；正常充电状态时，充电状态指示灯显示蓝色；充电异常中断，显示红色，显示状态由第二微控制器控制。

如上所述的公共储物柜的充电控制方法，包括以下步骤：

A、充电储物箱箱门处于打开状态时，该充电储物箱子控制电路板7的第二微控制器持续检测相应付费装置发送的信号，直至箱门关闭或检测到付费信号；子控制电路板7检测到付费信号后，向主控制电路板5发送信号，通过主控制电路板5的显示电路显示相关信息，同时进入步骤B；

所述付费信号为付费装置发送的信号，也可以为主控制电路5发送的付费信号，当用户采用微信、支付宝或其它付费方式完成付费时，主控制电路板5根据外部平台发送的信息，向子控制电路板7发送付费信号；

所述相关信息包括充电储物箱的占用状态等；

B、子控制电路板7向无线充电功率发生器6发送信号，无线充电功率发射器6启动，检测有无满足Qi无线电能传输协议的接收装置；

无线充电功率发射器6检测到匹配的接收装置后，进入步骤C；

无线充电功率发射器6在第一规定时间内未检测到匹配的接收装置，则进入步骤D；

C、根据无线充电功率发射器6反馈的检测信号，第二微控制器向主控制电路板5发送信号，第一微控制器控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器6的线圈通电，并开始计算充电费用和充电时长，通过显示电路显示，之后进入步骤E；

D、根据无线充电功率发射器6反馈的检测信号，子控制电路板7向主控制电路板5发送信号，第一微控制器控制显示电路消除所述相关信息；

E、充电费用达到用户付款额度上限时，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器6的线圈断电。

在执行步骤E前，充电费用未达到用户付款额度上限，而接收装置被移走时，根据无线充电功率发射器6反馈的信号，子控制电路板7向主控制电路板5发送信号，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器6的线圈断电，并暂停计费；

若无线充电功率发生器6检测不到接收装置的时间超过第二规定时间，第一微控制器控制显示电路消除与该储物柜相关的充电信息，返回步骤A；

若无线充电功率发生器6检测不到接收装置的时间未超过第二规定时间，第一微控制器则控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器6的线圈通电，并继续计费，继续计费可通过记忆电路实现。

上述过程中，所述付费装置或微信、支付宝等付费方式涉及的技术，为现有技术，此处不做详述。所述第一、第二规定时间为预设数据，可根据需要设置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种具有无线充电功能的公共储物柜，包括柜体（1），所述柜体（1）设有一个以上的充电储物箱，所述充电储物箱配有箱门和箱门锁，其特征在于：

所述储物柜设有主控制电路板（5），每个充电储物箱分别配有子控制电路板（7）、无线充电功率发射器（6）和付费装置；

所述主控电路板（5）包含第一微控制器以及分别与其连接的第一总线接口电路、电源管理电路、显示电路和通信模块，第一微控制器通过通信模块与外部平台建立通信连接，主控制电路板（5）与子控制电路板（5）通过总线连接；

所述子控制电路板（7）包含第二微控制器和与其连接的第二总线接口电路，所述无线充电功率发射器（6）、付费装置分别与第二微控制器连接；

电源管理电路的控制信号输入端与第一微控制器的信号输出端连接，所述电源管理电路在各无线充电功率发射器（6）线圈的电源线上，分别设置继电器开关，电源管理电路根据第一微控制器发送的信号，控制各继电器开关的通断；

所述充电储物箱的底板（8）为绝缘挡板，所述绝缘挡板的中部设有安装槽，无线充电功率发射器（6）嵌在所述安装槽内，无线充电功率发射器（6）外壳顶面的高度不高于绝缘挡板的表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有无线充电功能的公共储物柜，其特征在于，每个充电储物箱分别配有充电状态指示灯，所述充电状态指示灯与主控制电路板（5）或子控制电路板（7）连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有无线充电功能的公共储物柜，其特征在于，主控制电路板（5）与子控制电路板（7）通过RS-485总线连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有无线充电功能的公共储物柜，其特征在于，所述第一、第二总线接口电路采用型号为MAX483的RS-485芯片。

5.根据权利要求1所述的一种具有无线充电功能的公共储物柜，其特征在于，所述付费装置包括投币器（4）和检测刷卡信息的射频识别模块（3）。

6.一种基于如权利要求1-5中任一项所述公共场所储物柜的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、充电储物箱箱门处于打开状态时，该充电储物箱子控制电路板（7）的第二微控制器持续检测相应付费装置发送的信号，直至箱门关闭或检测到付费信号；子控制电路板（7）检测到付费信号后，向主控制电路板（5）发送信号，通过主控制电路板（5）的显示电路显示相关信息，同时进入步骤B；

B、子控制电路板（7）向无线充电功率发生器（6）发送信号，无线充电功率发射器（6）启动，检测有无满足Qi无线电能传输协议的接收装置；

无线充电功率发射器（6）检测到匹配的接收装置后，进入步骤C；

无线充电功率发射器（6）在第一规定时间内未检测到匹配的接收装置，则进入步骤D；

C、根据无线充电功率发射器（6）反馈的检测信号，第二微控制器向主控制电路板（5）发送信号，第一微控制器控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器（6）的线圈通电，并开始计算充电费用和充电时长，通过显示电路显示，之后进入步骤E；

D、根据无线充电功率发射器（6）反馈的检测信号，子控制电路板（7）向主控制电路板（5）发送信号，第一微控制器控制显示电路消除所述相关信息；

E、充电费用达到用户付款额度上限时，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器（6）的线圈断电。

7.根据权利6所述的充电控制方法，其特征在于，在执行步骤E前，充电费用未达到用户付款额度上限，而接收装置被移走时，根据无线充电功率发射器（6）反馈的信号，子控制电路板（7）向主控制电路板（5）发送信号，第一微控制器控制电源管理电路断开所述继电器开关，使无线充电功率发射器（6）的线圈断电，并暂停计费；

若无线充电功率发生器（6）检测不到接收装置的时间超过第二规定时间，第一微控制器控制显示电路消除与该储物箱相关的充电信息，返回步骤A；

若无线充电功率发生器（6）检测不到接收装置的时间未超过第二规定时间，第一微控制器则控制电源管理电路闭合所述继电器开关，使无线充电功率发射器（6）的线圈通电，并继续计费。