CN111337987A

CN111337987A - 手机支持的金属检测器

Info

Publication number: CN111337987A
Application number: CN201911295111.9A
Authority: CN
Inventors: N·史密斯
Original assignee: Integrated Device Technology Inc
Current assignee: Renesas Electronics America Inc
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-06-26
Also published as: KR20200076639A; US20200195051A1

Abstract

本公开涉及手机支持的金属检测器。根据一些实施例，提出了一种具有金属检测器功能的手机。在一些实施例中，手机包括发射线圈和被耦合以驱动发射线圈的微控制器，微控制器监控发射线圈上的电流或电压并指示金属对象的存在。

Description

手机支持的金属检测器

交叉参考

本申请要求2018年12月18日提交的共同未决且共同拥有的美国临时申请第62/781,572号的权益，通过引用将其全部内容明确并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及作为金属检测器的一部分的手机中的无线功率发射器的操作。

背景技术

智能手机越来越多地包括无线功率传送系统，包括用于与其他设备共享无线功率的无线功率发射器。这种智能手机通常包括耦合至电感线圈的收发器。电感线圈可被配置为发射器线圈以向另一设备发送无线功率，或者被配置为接收器线圈以从另一源接收无线功率。现有设备通常将电感线圈专用于无线功率传送。由于电感线圈成本较高并且占用设备电路板上的空间，所以将电感线圈的使用限于无线功率传送导致硬件资源的浪费。

因此，需要开发更好地利用设备中提供的现有线圈。

发明内容

鉴于无线功率传送系统中的硬件资源利用问题，本文描述的实施例提供了一种用于将无线功率传送设备操作为金属检测器的方法。该方法包括：利用来自电源的输入电压驱动发射器线圈，以及监控通过发射器线圈的电流或发射器线圈两端的电压。该方法还包括：检测电流或电压的变化，以及确定电流或电压的变化是否满足阈值条件。该方法还包括：当电流或电压的变化满足阈值条件时，经由用户界面生成无线功率传送设备附近存在金属对象的指示。

本文描述的实施例进一步提供一种用于金属检测的无线功率传送设备。该无线功率传送设备包括发射器线圈、控制器和用户界面。控制器被配置为利用来自电源的输入电压驱动发射器线圈，监控通过发射器线圈的电流或发射器线圈两端的电压，检测电流或电压的变化，以及确定电流或电压的变化是否满足阈值条件。用户界面被配置为当电流或电压的变化满足阈值条件时，生成无线功率传送设备的附近存在金属对象的指示，用于显示。

下面将参照以下附图讨论这些和其他实施例。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的经由通过电感线圈的电磁感应传送无线功率的示例无线功率传输系统。

图2示出了根据本文描述的一些实施例的包括电感线圈以生成如图1所讨论的电磁场的设备。

图3示出了根据本文描述的一些实施例的图2所示的设备通过测量电磁场的变化来检测异物。

图4提供了根据本文描述的实施例的、示出用于金属检测模式的设备的用户界面(UI)的示例UI示图。

图5示出了根据本文描述的实施例的将无线功率传送设备操作为金属检测器的处理的示例逻辑流程图。

下面进一步讨论本发明实施例的这些和其他方面。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了描述本发明的一些实施例的具体细节。然而，本领域技术人员应理解，在没有这些特定细节的部分或全部的情况下，可以实践一些实施例。本文公开的具体实施例是说明性的，但不是限制性的。本领域技术人员应理解，尽管这里没有具体描述，其他元件包括在本公开的范围和精神范围内。

本说明书说明了发明方面，并且实施例不应被视为限制权利要求书定义的受保护发明。在不脱离本说明书和权利要求书的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。在一些情况下，为了不模糊本发明，没有详细示出或描述众所周知的结构和技术。

图1示出了根据一些实施例的示例无线功率传输系统100，其经由通过电感线圈的电磁感应来传送无线功率。如图1所示，功率发射器TX 102被耦合以从电源112接收输入电压，并驱动发射器线圈106以产生时变磁场。当接收器线圈108被放置在磁场的物理范围内时，时变磁场在接收器线圈108中诱发电流。接收器线圈108耦合至功率接收器RX 104，功率接收器RX 104接收所传输的无线功率。RX 104耦合至负载114(例如，电池充电器)，其被配置为用接收到的功率对电池充电。

例如，图2示出了根据本文描述的一些实施例的包括电感线圈204以生成如图1所讨论的电磁场的设备202。设备202可以是智能手机、手机、无线充电器、平板电脑、可穿戴设备、个人数字助理(PDA)中的任一个或者包括电感线圈106的任何其他设备。电感线圈204可被配置为发射器线圈(类似于106)或接收器线圈(类似于108)或单独的发射器线圈。如图所示，设备202包括TX部件102，其向线圈204提供AC电流以生成电磁场206。

回到图1，TX 102包括控制器107，控制器107被配置为执行处理器可读指令以控制TX 102的操作。例如，控制器107被配置为控制TX 102内的开关电路(未示出)，以向发射器线圈106提供交流电流(AC)来创建电磁场206，监控发射器线圈106两端的电压和/或通过发射器线圈106的电流，确定含铁对象是否在发射器线圈106附近，并向用户提供含铁对象存在的指示。

TX 102和发射器线圈106通常用于无线功率传送。为了提高已配备TX 102和线圈106的设备的硬件资源效率，本文描述的实施例提供了操作TX 102和线圈106用于异物检测或有意金属检测的方法。例如，作为无线功率传送的一个实施例，TX 102被配置为使用Q测量来检测发射器线圈106附近的金属对象(例如，当对象放置在设备202的表面上时)或者通常在无线传送期间使用功率损耗来检测对象存在。因此，设备202可用于创建金属检测器，例如用于识别丢失的金属对象在诸如沙子、泥浆等难以到达的地方的位置。

如图2所示，当以TX模式配置时，设备202可用于通过提供Q测量或数字PING并进行一些测量来扫描存在金属对象的区域。例如，智能手机现在通常包括强大的电磁场发生器，因此可提供一种方式来监控面向发生器的阻抗或流入发生器的电流。

当用户向设备202发出命令时，线圈204利用AC电压激励，产生电磁场206。可测量属性(诸如线圈204两端的电压或通过线圈204的电流，和/或电压或电流的任何变化)可指示含铁对象是否位于电磁场206的附近。这种可测量属性也可用于估计异物的大小和/或接近度。

例如，图3示出了根据本文描述的一些实施例的图2所示的设备202通过测量电磁场304的变化来检测异物302。当金属对象302被放置在线圈204附近时，如磁场304所示，通过金属对象302的存在改变电磁场。具体地，由于金属对象302可以是感应的，所以可以在金属对象302和线圈204之间生成电磁场，从而改变没有任何金属对象的情况下的原始电磁场206。这种变化可通过电磁场发生器(在这种情况下为线圈204和设备202)处的可测量反馈来反映。所改变的电磁场304的形状相对于金属对象302的形状和大小而改变。可以构建检测器来捕捉这种变化，并且向用户提供金属对象302已被定位的指示。

线圈204两端的电压与对象302的大小、密度和接近度成比例地减小。例如，金属对象302离线圈204越近或者金属对象302的尺寸越大或者金属对象302的密度越高，则线圈204两端的电压会降低得越多。此外，线圈104中的电流将与对象202的尺寸、密度和接近度成比例地增加。例如，金属对象302离线圈204越近或者金属对象302的尺寸越大或者金属对象302的密度越高，则线圈204中的电流增加的越多。然后，设备202可使用线圈204处测量的电压或电流的变化来检测金属对象302的存在，从而为设备202创建金属检测器功能。

一些对象可能对电磁场(诸如金、银和/或其他对电磁场没有响应的金属)没那么容易响应。可通过使用发射器线圈106作为电容器的一部分来检测由这种材料制成的对象，其中电容器被配置为当直流电通过发射器线圈106时生成电场。控制器107被配置为监控和感测与Tx线圈106串联耦合的谐振电容器存储的静电电荷的任何变化。通过以下方式创建电场：首先将整个Tx线圈106充电至固定电压，然后监控固定电压的放电。然后，控制器107被配置为获得放电率。当导电对象被放置在Tx线圈106附近时，通过Tx线圈106与对象之间的电容耦合，放电速率比没有对象的情况下更快。例如，当Tx线圈106处的电压衰减率(例如，放电率)大于阈值率时，控制107确定导电对象在附近。

从而，设备202可执行驱动线圈204以创建电磁场206或电场(当对象可能不响应磁场时)的算法。在存在对象302的情况下，场206被扭曲成扭曲场304。这些场以可被设备202检测的线圈104两端的降低电压和通过线圈204的增加电流的形式反馈。然后，设备202可指示对象302的存在。

图4提供了根据本文描述的实施例的用于金属检测模式的设备202的用户界面(UI)的示例UI示图。例如，设备202的UI屏幕401显示包括金属检测模式411的向上滑动菜单。用户可启动金属检测模式411以操作设备202作为金属检测器。响应于设备202的用户界面处的输入命令，设备202又可以利用输入电压或电流驱动发射器线圈204。UI屏幕402显示出：当在设备202的附近检测到金属对象时，设备202的UI显示存在金属对象的指示。例如，UI屏幕402可显示由设备202的相机拍摄到的设置设备202的环境的实时图像，以及覆盖实时图像的视觉元件412，示出金属对象在环境中的位置范围。以这种方式，即使金属对象在环境中不可见，例如被树叶、沙子等覆盖，设备202也提供对象的近似位置的指示。

图5示出了根据本文描述的实施例的示例性逻辑流程图，其示出了将无线功率传送设备202操作为金属检测器的过程500。在步骤502中，例如经由用户界面401接收用户命令以打开设备202的金属检测模式。在步骤504中，响应于用户命令，利用输入电压驱动发射器线圈(例如，204)。在步骤506中，监控发射器线圈204处的电流或电压。在步骤508中，检测发射器线圈处的电流或电压的变化。

步骤512和510可以同时、以任何顺序连续地或者单独地实施。在步骤512中，设备202确定电流的变化是否包括电流增加。如果未检测到电流增加，则过程500返回到步骤506以继续监控。如果检测到电流增加并且电流增加大于阈值量，则在步骤514中，设备202基于电流增加量识别金属对象的位置范围，例如在设备202附近。

在步骤510中，设备202确定电压的变化是否包括电压降低。如果未检测到电压降低，则过程500返回到步骤506以继续监控。如果检测到电压降低并且电压降低大于阈值量，则在步骤516中，设备202基于电压降低量识别金属对象的位置范围，例如在设备202附近。

提供上述详细描述是为了说明本发明的具体实施例而并不用于限制。在本发明的范围内可以进行许多变化和修改。在以下权利要求中阐述了本发明。

Claims

1.一种用于将无线功率传送设备操作为金属检测器的方法，包括：

利用来自电源的输入电压驱动发射器线圈；

监控通过所述发射器线圈的电流或所述发射器线圈两端的电压；

检测所述电流或所述电压的变化；

确定所述电流或所述电压的变化是否满足阈值条件；以及

当所述电流或所述电压的变化满足所述阈值条件时，经由用户界面生成所述无线功率传送设备的附近存在金属对象的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

经由用户界面接收命令以开启金属检测模式；以及

响应于接收到的所述命令，利用所述输入电压驱动所述发射器线圈。

3.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述发射器线圈的所述电流是交流电流，并且所述方法还包括：

根据通过所述发射器线圈的所述交流电流在所述发射器线圈处生成电磁场。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件包括：

确定所述电流的变化是否指示增加；以及

当所述电流的变化指示增加时，确定所述电流的增加量是否超过阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件包括：

确定所述电压的变化是否指示降低；以及

当所述电压的变化指示降低时，确定所述电压的降低量是否超过阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

测量所述电流或所述电压的变化的量；以及

当所述电流或所述电压的变化满足所述阈值条件时，确定所述金属对象的位置范围。

7.根据权利要求6所述的方法，其中当所述电流或所述电压的变化满足所述阈值条件时，经由所述用户界面生成所述无线功率传送设备的附近存在所述金属对象的指示包括：

在所述用户界面上生成视觉元件，所述视觉元件覆盖设置所述无线功率传送设备的环境的实时图像，其中所述视觉元件指示所述金属对象在所述环境中的位置。

8.一种用于金属检测的无线功率传送设备，包括：

发射器线圈；

控制器，被配置为：

利用来自电源的输入电压驱动所述发射器线圈；

检测所述电流或所述电压的变化；

确定所述电流或所述电压的变化是否满足阈值条件；用户界面，被配置为：当所述电流或所述电压的变化满足所述阈值条件时，生成所述无线功率传送设备的附近存在金属对象的指示，用于显示。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述用户界面进一步被配置为：接收命令以开启金属检测模式，并且所述控制器进一步被配置为：

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述输入电压是交流电压，以及通过所述发射器线圈的电流是交流电流，并且所述发射器线圈被配置为：

根据通过所述发射器线圈的所述交流电流生成磁场。

11.根据权利要求8所述的设备，其中所述输入电压是稳定的直流电输入电压，以及通过所述发射器线圈的电流是直流电流，并且所述发射器线圈被配置为：

根据所述直流电流生成电场，同时所述直流电流对与所述发射器线圈串联耦合的谐振电容器充电。

12.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器进一步被配置为通过以下方式确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件：

确定所述电流的变化是否指示增加；以及

13.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器进一步被配置为通过以下方式确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件：

确定所述电压的变化是否指示降低；以及

14.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器进一步被配置为通过以下方式确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件：

基于所述电压的变化确定所述发射器线圈两端的电压衰减率；以及

确定所述电压衰减率是否高于指示对象附近的影响的阈值率。

15.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器进一步被配置为：

测量所述电流或所述电压的变化的量；以及

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述用户界面进一步被配置为：生成视觉元件，所述视觉元件覆盖设置所述无线功率传送设备的环境的实时图像，其中所述视觉元件指示所述金属对象在所述环境中的位置。

17.一种用于将无线功率传送设备操作为金属检测器的系统，包括：

用于利用来自电源的输入电压驱动发射器线圈的装置；

用于监控通过所述发射器线圈的电流或所述发射器线圈两端的电压的装置；

用于检测所述电流或所述电压的变化的装置；

用于确定所述电流或所述电压的变化是否满足阈值条件的装置；以及

用于当所述电流或所述电压的变化满足所述阈值条件时，经由用户界面生成所述无线功率传送设备的附近存在金属对象的指示的装置。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述输入电压是交流电压，通过所述发射器线圈的电流是交流电流，并且所述系统还包括：

用于根据通过所述发射器线圈的所述交流电流在所述发射器线圈处生成电磁场的装置。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述输入电压是稳定的直流电输入电压，以及通过所述发射器线圈的电流是直流电流，并且所述系统还包括：

用于根据所述直流电流生成电场同时所述直流电流对与所述发射器线圈串联耦合的谐振电容器充电的装置。

20.根据权利要求17所述的系统，其中用于确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件的装置包括：

用于确定所述电流的变化是否指示增加的装置；以及

用于当所述电流的变化指示增加时，确定所述电流的增加量是否超过阈值的装置。

21.根据权利要求17所述的系统，其中用于确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件的装置包括：

用于确定所述电压的变化是否指示降低的装置；以及

用于当所述电压的变化指示降低时，确定所述电压的降低量是否超过阈值的装置。

22.根据权利要求17所述的系统，其中用于确定所述电流或所述电压的变化是否满足所述阈值条件的装置包括：

用于基于所述电压的变化确定所述发射器线圈两端的电压衰减率的装置；以及

用于确定所述电压衰减率是否高于指示对象附近的影响的阈值率的装置。