CN207039238U - 一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备，包括处理单元，以及分别与处理单元连接的测量单元、显示单元和电源单元；此外，还包括无线充电单元，其进一步包括：多频段高增益接收部件，其从自由空间接收和获取不同频段的电磁波能量并转换为高频交流电；以及倍压交直流变换部件，与多频段高增益接收部件相连接，将高频交流电升压后通过高频检波整流将交流电转换为直流电；其中电源单元与倍压交直流变换部件连接，存储所转换的直流电。按照本实用新型实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，能获取自由空间的电磁波能量，为后端电路单元提供工作电能；而且，充电过程中无需取下设备，不影响用户佩戴使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可穿戴设备，特别是涉及一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备。
背景技术
现有的例如手环的可穿戴设备一般使用可充电锂电池提供电能。在用户持续使用后，会出现电能不足，需重新充电。充电时需要从用户手腕上取下设备并连接USB适配器进行充电，这样会影响用户使用。虽然市场上有无线充电手环，但需使充电装置连接外部充电模组才可进行充电，无法实现“无源”获取电能，仍不能解决用户充电过程中不能使用的问题。
因此，需要一种可无源无线充电的可穿戴设备，能获取自由空间的电磁波能量，如WIFI、手机发射的电磁波、无线通信基站电磁波等无线信号，并将这些电磁波转换成电能再转换成满足可穿戴设备使用需求的电能存储在电源单元中，为后端电路单元提供工作电能；而且，充电过程中无需取下设备，不影响用户佩戴使用。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备。为了实现这一目的，本实用新型所采取的技术方案如下。
按照本实用新型实施例的一个方面，提供一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备，包括：处理单元，以及分别与该处理单元连接的测量单元、显示单元和电源单元；此外，还包括无线充电单元，该无线充电单元进一步包括：多频段高增益接收部件，其从自由空间接收和获取不同频段的电磁波能量并转换为高频交流电；以及倍压交直流变换部件，与所述多频段高增益接收部件相连接，将高频交流电升压后通过高频检波整流将交流电转换为直流电；其中所述电源单元与所述倍压交直流变换部件连接，存储所转换的直流电。
按照一个实施例，所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备还包括：有线充电单元，与所述电源单元连接；以及电源控制单元，与所述无线充电单元、所述有线充电单元、以及所述处理单元分别连接，以选择并转换充电单元。
按照再一个实施例，所述多频段高增益接收部件包括多种不同谐振频率的天线单元组成的阵列天线。
按照又一个实施例，所述倍压交直流变换部件包括升压电容以对高频低电压进行升压。
按照另一个实施例，所述电源单元包括化学电池、电容器、或超级电容器，或其组合。
按照又另一个实施例，所述处理单元包括CPU、DSP、PLC、MCU或单片机。
按照本实用新型实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，能获取自由空间的电磁波能量，如WIFI、手机发射电磁波、无线通信基站电磁波等无线信号，并将这些电磁波转换成电能再转换成满足可穿戴设备使用需求的电能存储在电源单元中，为后端电路单元提供工作电能；而且，充电过程中无需取下设备，不影响用户佩戴使用。
下面将结合附图并通过实施例对本实用新型进行具体说明，其中相同或基本相同的部件采用相同的附图标记指示。
附图说明
图1是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备的示意性结构框图；
图2是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备中的无线充电单元的示意性结构框图；
图3是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备实现无线无源充电过程的示意图；以及
图4是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备进行主动充电过程的示意图。
具体实施方式
如图1所示，是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备的示意性结构框图，其中可穿戴设备包括但不限于手环、手表等等。所述可穿戴设备主要包括：处理单元100，测量单元200，显示单元300，无线充电单元400，以及电源单元500；其中测量单元200和显示单元300分别与处理单元100连接，无线充电单元400连接电源单元500并为处理单元100等供电。在另一个实施例中，还包括电源控制单元600以及有线充电单元700，有线充电单元700连接电源单元500，而电源控制单元600分别与处理单元100以及无线充电单元400和有线充电单元700连接。下面对其进行具体说明。
处理单元100与测量单元200、显示单元300、电源单元500、以及通过电源控制单元600与无线充电单元400和有线充电单元700连接，对这些单元的工作进行控制。处理单元100包括但不限于CPU、DSP、PLC、MCU、单片机等等；但在一个实施例中，处理单元100优选地为MCU，用于对测量数据进行运算和处理以及对显示单元等进行控制。
测量单元200通过一个或多个传感器采集用户的活动数据和/或生理数据，并通过处理单元100对采集的数据进行处理和计算，来获得用户的活动情况和生理参数等。测量单元200中的一个或多个传感器可以包括：活动传感器，如加速度计、陀螺仪、地磁仪等；生理传感器，如光电传感器、温度传感器、电极等；以及环境传感器，如高度计、湿度传感器、气压计等。显示单元300显示用户的活动情况和生理参数等信息，以及显示通知信息。
无线充电单元400将自由空间的电磁波转换为电能并传输给电源单元500。如图2所示，在一个实施例中，无线充电单元400包括多频段高增益接收部件401和倍压交直流变换部件402，其中所述电源单元500与所述倍压交直流变换部件402连接，存储所转换的直流电。
其中多频段高增益接收部件401通过内设的接收装置接收并获取与自由空间电磁波的切割作用所形成的交变电。在一个实施例中，多频段高增益接收部件401为采用多种不同谐振频率的天线单元组成的阵列天线，从而从自由空间接收和获取不同频段交变的电磁波能量，并转换为高频交变电流、电压。在又一个实施例中，倍压交直流变换部件402使用电容升压原理将来自多频段高增益接收部件401的高频低电压进行升压，并使用高频检波整流将交流电压转换为直流电。
有线充电单元700通过线路连接和接收电源输入的电能并传输到电源单元500，有线充电单元700可以通过USB接口或电接触点等方式与电源线路连接。电源单元500存储无线充电单元400和/或有线充电单元700输入的直流电能，为整个设备的工作供电；在一个实施例中，电源单元500包括但不限于化学电池、电容器、或超级电容器，或其组合。电源控制单元600与所述无线充电单元、所述有线充电单元、以及所述处理单元分别连接，以选择并转换充电单元，如图1所示。此外，有线充电单元700和无线充电单元400均为电源单元500的电能来源，设备可以包括或不包括有线充电单元700；设备中的有线充电单元700和无线充电单元400也可以互为主辅，不相限定。
如图3所示，是按照本实用新型一个实施例的可多频段无源无线充电的可穿戴设备实现无线无源充电的过程，具体如下所述。对于自由空间电磁波的接收和获取来说，自由空间传播的电磁波与磁力线在传输过程中“切割”本实用新型实施例中的“多频段高增益接收部件”中的由多种不同谐振频率的天线单元组成的阵列天线，在接收部件的输出端积累一定的交变电压—电动势，且电磁波的频率与接收部件中谐振频率相同的天线将最高效的获取到电磁波的能量。
多频段高增益接收部件输出的能量为高频交变电能，高频交变电能通过倍压交直流变换部件（电容升压倍压、高频检波整流）的处理后，使高频交变电能转换为直流电能。自由空间的电磁波是持续存在的，倍压交直流变换部件就不断有直流电能输出，而后端电路并不一定会持续工作，因此通过电源单元可对电能进行存储。
下面以WIFI电磁波为例，详细说明本实用新型实施例的一种实现方案。如空间传输的为WIFI电磁波，电磁波在传输过程中“切割”到本实用新型实施例的接收部件，并与接收部件中的部分天线谐振在同频率上，此时多频段高增益接收部件的输出端输出高频交流电能量。接着，倍压交直流变换部件将多频段高增益接收部件输出的高频交流电能进行倍压升压及检波整流处理，转化为稳定的直流电能并输出。当设备处理单元检测到有稳定的直流电能输入时，将启动电源控制单元将这部分电能对锂电池进行充电，从而实现无线无源充电。
当手环中的3D加速度传感器检测到加速变化时，手环的计步测量单元将加速度变化转换为电信号数据传输给MCU，MCU接收到计步测量单元的电信号数据后根据计步算法进行计算，得出用户行走步数，并将步数数据转换为显示数字显示在显示单元上，完成计步工作。
此外，根据用户需要以及情况，还可选择主动充电，即通过连接USB充电器，设备的电源控制单元600切换并启用有线充电单元700，实现主动充电，如图4所示。
以上通过具体的实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语，并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一个实施例”、“另一个实施例”等等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
Claims (6)
1.一种可多频段无源无线充电的可穿戴设备，包括：处理单元，以及分别与该处理单元连接的测量单元、显示单元和电源单元；其特征在于，还包括无线充电单元，该无线充电单元进一步包括：
多频段高增益接收部件，其从自由空间接收和获取不同频段的电磁波能量并转换为高频交流电；以及
倍压交直流变换部件，与所述多频段高增益接收部件相连接，将高频交流电升压后通过高频检波整流将交流电转换为直流电；
其中所述电源单元与所述倍压交直流变换部件连接，存储所转换的直流电。
2.如权利要求1所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，其特征在于，还包括：
有线充电单元，与所述电源单元连接；以及
电源控制单元，与所述无线充电单元、所述有线充电单元、以及所述处理单元分别连接，以选择并转换充电单元。
3.如权利要求1或2所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，其特征在于：所述多频段高增益接收部件包括多种不同谐振频率的天线单元组成的阵列天线。
4.如权利要求1或2所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，其特征在于：所述倍压交直流变换部件包括升压电容以对高频低电压进行升压。
5.如权利要求1或2所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，其特征在于：所述电源单元包括化学电池、电容器、或超级电容器，或其组合。
6.如权利要求1所述的可多频段无源无线充电的可穿戴设备，其特征在于：所述处理单元包括CPU、DSP、PLC、MCU或单片机。
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| CN113541331A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-22 | 成都市易冲半导体有限公司 | 用于低感量无线充电系统的自适应低压启动电路及方法 |
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