CN113100567A - 一种无线充电桌及充电方法 - Google Patents

Abstract

一种无线充电桌，包括桌板、压力传感器、定位电路、扫描装置、无线充电发射端、移动装置；桌板用于放置手机；压力传感器用于检测桌板受到的压力变化并生成压力信号；扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描；定位电路设置在桌板的下方，用于感应手机的磁性元件并生成定位信号；移动装置设于桌板的下方，用于根据定位信号，驱动无线充电发射端移动至手机的下方位置。本发明通过干簧管检测手机扬声器的位置定位手机并通过移动无线充电发射端到相应位置给手机进行充电。手机不用被限制只能放置在特定位置才能充电，可以实现“随意放，任意充”。本发明的无线充电桌也可以做成15至20mm高度形成无线充电桌垫。

Description

一种无线充电桌及充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其是涉及的是一种无线充电桌及充电方法。

背景技术

如今，手机已经从一个通讯工具变成日常必需品。出门可以不带钱包，但不能不带手机。手机功能越来越多，屏幕越来越大的同时，电量的消耗也越来越快，人们对手机的电量越来越在意。为了方便充电，很多手机上具备了无线充电功能。市场上也开始有商家在桌面上设置无线充电器，以给予手机无线充电。但是现有的无线充电的桌子一般都是将无线充电器安装在桌子的固定位置，需要将手机放置在固定的区域才能实现无线充电。也有通过增加无线线圈个数或者通过大功率射频传输电能的方案来实现的，极其耗能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供可自动定位手机并充电的一种无线充电桌及充电方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种无线充电桌，包括桌板、压力传感器、定位电路、扫描装置、无线充电发射端、移动装置；

桌板用于放置手机；

压力传感器用于检测桌板受到的压力变化并生成压力信号；

扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描；

定位电路设置在桌板的下方，用于感应手机的磁性元件并生成定位信号；

移动装置设于桌板的下方，用于根据定位信号，驱动无线充电发射端移动至手机的下方位置。

本发明通过压力传感器产生的压力信号变化确定桌面上放有手机，检测桌板上是否有一个手机的重量(100-250g)增加。通过扫描装置对桌面上的手机进行定位，确定手机在桌面上的位置后，移动装置将无线充电发射端移动靠近手机进行无线充电，以提高充电效率。

优选的，扫描装置包括扫描电路板、舵机，舵机上设有转动臂，扫描电路板设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板上。舵机驱动转动臂转动，带动扫描电路板在桌板下方转动，向上扫描桌板，确定手机位置。扫描电路扫描到桌板上的手机后，可根据舵机的转动角度θ和定位电路板上的触发点位置l进行计算，计算出手机离舵机转轴的位置(x＝l*cosθ,y＝l*sinθ)，在通过移动装置驱动无线充电发射端移动到手机位置，移动装置为两组垂直的丝杆副。也可以在舵机的转动臂上设置丝杆副，扫描装置的定位电路定位好手机后，舵机转动一定角度并配合丝杆副驱动无线充电发射端靠近手机。

优选的，定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管。干簧管可被磁场触发，手机的扬声器有磁性，当干簧管矩阵接近时，最靠近扬声器位置的干簧管容易被触发。

优选的，还包括桌脚，桌脚设于桌板的下方，用于托住桌板；压力传感器设于桌板与桌脚之间。压力传感器可以为梳型薄膜压力传感器。压力传感器也可以设置在桌脚的底部。

优选的，移动装置设置在舵机的转动臂上。扫描装置和移动装置共用一个舵机，移动装置只需设置一副丝杆副就可以配合舵机完成将无线充电发射端移动到桌面下方的任何位置，节省成本。

优选的，移动装置包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上。

优选的，还包括红外传感器，红外传感器设于丝杆座上，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号。

优选的，还包括控制单元；

所述控制单元：

用于根据压力信号，控制扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描；或者用于根据压力信号消失，控制扫描装置进行复位；

用于根据定位信号和无线充电发射端的充电状态，控制移动装置驱动无线充电发射端移动；

用于根据无线充电发射端的电压或电流，确定无线充电发射端的充电状态，

用于根据无线充电发射端的充电状态，控制移动装置复位；

用于根据复位信号，控制扫描装置复位。

一种充电方法，包括以下步骤：

(1)当控制单元检测到压力传感器的压力信号的短时压力变化在100g-250g重量的压力时，控制单元激活扫描装置；

(2)扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描，当定位电路感应到手机上的磁性元件后向控制单元发出定位信号，扫描装置停止扫描；

(3)控制单元根据定位信号，控制移动装置驱动无线充电发射端移动到定位信号所定位的位置；

(4)无线充电发射端激活，对手机进行充电。

优选的，步骤(2)中，所述扫描装置包括扫描电路板、舵机，舵机上设有转动臂，扫描电路板设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板上；舵机驱动转动臂带动扫描电路板转动扫描；所述磁性元件为扬声器；所述定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管；

步骤(3)中，所述移动装置设置在舵机的转动臂上；所述移动装置包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上；还包括步骤：

(5)控制单元检测无线充电发射端的电压或电流，判断无线充电发射端是否处于充电状态；当无线充电发射端在第一时间范围内不处于充电状态，则控制单元控制舵机转动第一角度、控制丝杆电机转动第一圈数；当无线充电发射端在预定时间内处于充电状态，则舵机和丝杆电机停止转动；

(6)当控制单元检测到无线充电发射端从充电状态退出后，控制单元控制舵机和丝杆电机复位；丝杆座上设有红外传感器，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号；

(7)当控制单元收到复位信号后，控制单元控制定位电路、舵机和丝杆电机休眠。

本发明的无线充电桌还可以包括蓝牙模块和存储模块。蓝牙模块用于连接手机的蓝牙获取手机的机型信息；存储模块存储有多种手机的机型信息和与机型关联信息，机型关联信息包括无线充电功率信息、手机尺寸、无线充电接收端和扬声器在手机的具体位置信息；控制单元根据从蓝牙模块获取的机型信息后，从存储模块调取机型关联信息，控制单元根据机型关联信息计算手机的无线充电接收端的具体位置和充电功率，并控制移动装置驱动无线充电发射端移动至手机的无线充电接收端下方进行充电。控制单元可以根据手机型号信息，对移动装置的移动算法进行优化，对无线充电发射端的充电方式进行优化。

本发明的无线充电桌的压力传感器可以布满桌板的表面，定位电路包括第一定位电路和第二定位电路，第一定位电路设置在桌板上，第二定位电路通过扫描装置驱动。

本发明的充电方法的步骤(4)后还包括以下步骤：

当控制单元检测到无线充电发射端的退出充电状态后，扫描装置驱动定位电路进行一次扫描，当定位电路在不同位置定位到第二手机后，移动装置驱动无线充电发射端移动到第二手机下方对第二手机进行充电。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过干簧管检测手机扬声器的位置定位手机并通过移动无线充电发射端到相应位置给手机进行充电。手机不用被限制只能放置在特定位置才能充电，可以实现“随意放，任意充”。本发明的无线充电桌也可以做成15至20mm高度形成无线充电桌垫。

附图说明

图1为本发明的无线充电桌的结构示意图；

图2为本发明的扫描电路板的结构示意图；

图3为本发明的无线充电桌在运行时的流程图；

图4为本发明实施例2的结构示意图。

主要附图标记说明：

桌板1；手机2；压力传感器3；桌脚4；移动装置5；扫描电路板6；干簧管61；舵机7；无线充电发射端8。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

如图1-图3所示，一种无线充电桌，包括桌板1、压力传感器3、定位电路、扫描装置、无线充电发射端8、移动装置5。

桌板1用于放置手机2。所述无线充电桌还包括桌脚4，桌脚4设于桌板1的下方，用于托住桌板1；压力传感器3设于桌板1与桌脚4之间。

压力传感器3用于检测桌板1受到的压力变化并生成压力信号。

扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描。当压力传感器3检测到桌板受到100g-250g重量的压力时，扫描装置被激活。扫描装置包括扫描电路板6、舵机7，舵机7上设有转动臂，扫描电路板6设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板6上。定位电路设置在桌板1的下方，用于感应手机1的扬声器等磁性元件并生成定位信号。定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管。

移动装置5设于桌板1的下方，用于根据定位信号，驱动无线充电发射端8移动至手机2的下方位置。驱动无线充电发射端8用于给手机2无线充电。其中内置的ASK解调模块，可分别采集线圈电压和电流进行ASK通讯解调和解码。根据线圈电压和电流可确定无线充电发射端是否在充电。移动装置6设置在舵机7的转动臂上。移动装置6包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上。

无线充电桌还包括红外传感器和控制单元，红外传感器设于丝杆座上，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号。

所述控制单元：

用于根据压力信号，控制扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描；或者用于根据压力信号消失，控制扫描装置进行复位；

用于根据定位信号和无线充电发射端的充电状态，控制移动装置驱动无线充电发射端移动；

用于根据无线充电发射端的电压或电流，确定无线充电发射端的充电状态，

用于根据无线充电发射端的充电状态，控制移动装置复位；

用于根据复位信号，控制扫描装置复位。

一种充电方法，包括以下步骤：

(1)当控制单元检测到压力传感器的压力信号的短时压力变化在100g-250g重量的压力时，控制单元激活扫描装置；

(2)扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描，当定位电路感应到手机上的磁性元件后向控制单元发出定位信号，扫描装置停止扫描；

(3)控制单元根据定位信号，控制移动装置驱动无线充电发射端移动到定位信号所定位的位置；

(4)无线充电发射端激活，对手机进行充电。

步骤(2)中，所述扫描装置包括扫描电路板、舵机，舵机上设有转动臂，扫描电路板设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板上；舵机驱动转动臂带动扫描电路板转动扫描；所述磁性元件为扬声器；所述定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管；

步骤(3)中，所述移动装置设置在舵机的转动臂上；所述移动装置包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上；还包括步骤：

(5)控制单元检测无线充电发射端的电压或电流，判断无线充电发射端是否处于充电状态；当无线充电发射端在第一时间范围内不处于充电状态，则控制单元控制舵机转动第一角度、控制丝杆电机转动第一圈数；当无线充电发射端在预定时间内处于充电状态，则舵机和丝杆电机停止转动；

(6)当控制单元检测到无线充电发射端从充电状态退出后，控制单元控制舵机和丝杆电机复位；丝杆座上设有红外传感器，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号；

(7)当控制单元收到复位信号后，控制单元控制定位电路、舵机和丝杆电机休眠。

实施例2：

如图4所示，一种无线充电桌，包括桌板1、压力传感器3、定位电路、扫描装置、无线充电发射端8、移动装置5。桌板1用于放置手机2。压力传感器3用于检测桌板受到的压力变化并生成压力信号，桌板上设置有多个压力传感器组成压力传感矩阵,。扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描。当压力传感器检测到桌板上有手机重量的压力时，扫描装置被激活。扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描；定位电路设置在桌板的下方，用于感应手机的磁性元件并生成定位信号；移动装置设于桌板的下方，用于根据定位信号，驱动无线充电发射端移动至手机的下方位置。

手机放置在桌板上时可被压力传感矩阵初步定位，扫描装置驱动定位电路进行精确定位。移动装置驱动无线充电发射端移动至手机的下方位置对手机进行无线充电。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电桌，其特征在于，包括桌板、压力传感器、定位电路、扫描装置、无线充电发射端、移动装置；

桌板用于放置手机；

压力传感器用于检测桌板受到的压力变化并生成压力信号；

扫描装置用于根据压力信号，驱动定位电路对桌板进行扫描；

定位电路设置在桌板的下方，用于感应手机的磁性元件并生成定位信号；

移动装置设于桌板的下方，用于根据定位信号，驱动无线充电发射端移动至手机的下方位置。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电桌，其特征在于，扫描装置包括扫描电路板、舵机，舵机上设有转动臂，扫描电路板设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板上。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电桌，其特征在于，定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管。

4.根据权利要求1所述的一种无线充电桌，其特征在于，还包括桌脚，桌脚设于桌板的下方，用于托住桌板；压力传感器设于桌板与桌脚之间。

5.根据权利要求2所述的一种无线充电桌，其特征在于，移动装置设置在舵机的转动臂上。

6.根据权利要求1所述的一种无线充电桌，其特征在于，移动装置包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上。

7.根据权利要求6所述的一种无线充电桌，其特征在于，还包括红外传感器，红外传感器设于丝杆座上，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号。

8.根据权利要求7所述的一种无线充电桌，其特征在于，还包括控制单元；

所述控制单元：

用于根据压力信号，控制扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描；或者用于根据压力信号消失，控制扫描装置进行复位；

用于根据定位信号和无线充电发射端的充电状态，控制移动装置驱动无线充电发射端移动；

用于根据无线充电发射端的电压或电流，确定无线充电发射端的充电状态，

用于根据无线充电发射端的充电状态，控制移动装置复位；

用于根据复位信号，控制扫描装置复位。

9.一种充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)当控制单元检测到压力传感器的压力信号的短时压力变化在100g-250g重量的压力时，控制单元激活扫描装置；

(2)扫描装置驱动定位电路对桌板进行扫描，当定位电路感应到手机上的磁性元件后向控制单元发出定位信号，扫描装置停止扫描；

(3)控制单元根据定位信号，控制移动装置驱动无线充电发射端移动到定位信号所定位的位置；

(4)无线充电发射端激活，对手机进行充电。

10.根据权利要求9所述的一种充电方法，其特征在于，

步骤(2)中，所述扫描装置包括扫描电路板、舵机，舵机上设有转动臂，扫描电路板设置在转动臂上，定位电路设置在扫描电路板上；舵机驱动转动臂带动扫描电路板转动扫描；所述磁性元件为扬声器；所述定位电路包括呈矩阵排列的若干个干簧管；

步骤(3)中，所述移动装置设置在舵机的转动臂上；所述移动装置包括丝杆座、丝杆、滑块和丝杆电机，滑块可滑动设置在丝杆座上，丝杆可转动设置在丝杆座上，丝杆与滑块螺纹配合；丝杆电机设置在丝杆座上，用于驱动丝杆转动；无线充电发射端设置在滑块上；还包括步骤：

(5)控制单元检测无线充电发射端的电压或电流，判断无线充电发射端是否处于充电状态；当无线充电发射端在第一时间范围内不处于充电状态，则控制单元控制舵机转动第一角度、控制丝杆电机转动第一圈数；当无线充电发射端在预定时间内处于充电状态，则舵机和丝杆电机停止转动；

(6)当控制单元检测到无线充电发射端从充电状态退出后，控制单元控制舵机和丝杆电机复位；丝杆座上设有红外传感器，用于检测滑块是否移动到初始位置并生成复位信号；

(7)当控制单元收到复位信号后，控制单元控制定位电路、舵机和丝杆电机休眠。

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