CN210120420U - 一种高效率、稳定通信的充电仓 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高效率、稳定通信的充电仓，包括MCU控制器、BOOST电路、充电通信转换电路、通信接口和检测开关盖的传感器，其中，所述MCU控制器的输出端与所述BOOST电路的输入端连接，所述BOOST电路的输出端与所述充电通信转换电路连接，所述MCU控制器通过所述通信接口与所述充电通信转换电路连接，所述传感器的输出端与所述MCU控制器连接。本实用新型的有益效果是：通过MCU控制器控制BOOST电路和充电通信转换电路来实现高效率、稳定通信、盒内配对的核心功能，最终达到智能控制、通信交互的目的。

Description

一种高效率、稳定通信的充电仓

技术领域

本实用新型涉及充电仓，尤其涉及一种高效率、稳定通信的充电仓。

背景技术

TWS（True Wireless Stereo，真正无线立体声）耳机可以说是时代顺应潮流的产物，除了可以取消手机端3.5mm接口，取消耳机端累赘的耳机线，同时也可以实现一机两用、方便携带、智能语音等功能。随着人们日常生活需求的不断提升，便携方式的不断优化，传统的耳机在使用上已经难以满足需求。所以随着智能硬件不断的发展，TWS耳机开始在市场上变得越来越流行。随着苹果的Airpods的发布，将无线蓝牙耳机市场更是推向了一个高潮。由于TWS耳机左右耳机无物理连接特性，并且TWS耳机一般都没有MicroUSB接口充电，因此几乎所有的TWS都会配备具有充电和收纳功能的便携盒，也就是我们所说的充电仓。TWS耳机没电的时候可以放入盒内，自动断开连接，进行充电。一般串口充电仓仅仅是给TWS耳机充电，这样的操作是并不是非常合理和有效，如何提供一种充电仓，能够和TWS耳机高效、稳定地通信，实现智能控制，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高效率、稳定通信的充电仓。

本实用新型提供了一种高效率、稳定通信的充电仓，包括MCU控制器、BOOST电路、充电通信转换电路、通信接口和检测开关盖的传感器，其中，所述MCU控制器的输出端与所述BOOST电路的输入端连接，所述BOOST电路的输出端与所述充电通信转换电路连接，所述MCU控制器通过所述通信接口与所述充电通信转换电路连接，所述传感器的输出端与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器控制所述BOOST电路输出给耳机端充电，或者，所述MCU控制器控制所述BOOST电路不输出，而是切换成所述通信接口与耳机端通信交互，所述MCU控制器通过控制所述充电通信转换电路来切换通信功能或者充电功能。

作为本实用新型的进一步改进，所述充电仓还包括耳机充电线，所述通信接口为UART串口通信接口，所述UART串口通信接口的TX和RX同时接在所述耳机充电线上。

作为本实用新型的进一步改进，所述耳机充电线为5V/SDA线，所述充电仓内还设有地线，所述充电仓与耳机端仅仅通过耳机充电线和地线进行物理连接。

作为本实用新型的进一步改进，耳机端的UART串口通信接口的TX和RX也都同时接到所述5V/SDA线上。

作为本实用新型的进一步改进，所述MCU控制器连接有实现PC上位机和充电仓的通信或者是PC上位机和耳机端的直接通信的MicroUSB接口，所述MicroUSB接口与所述UART串口通信接口连接；所述MCU控制器连接有显示充电的效果或者通过闪烁显示低电提示的LED指示灯。

作为本实用新型的进一步改进，所述充电通信转换电路为实现5V和DATA数据线的切换的开关电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述MCU控制器控制所述BOOST电路使能输出5V，所述充电通信转换电路通过导通电压切换到5V的输出给耳机端充电，在需要通信的时候，所述MCU控制器控制所述BOOST电路不输出5V，所述充电通信转换电路的开关切换到DATA数据线，这时，所述MCU控制器通过DATA数据线跟耳机端进行双向通信交互。

作为本实用新型的进一步改进，所述传感器为霍尔传感器，通过检测到开盖和关盖来辅助是充电还是通信，在开盖情况下充电仓和耳机端进行通信，在关盖的情况下，在设定时间后进行充电。

本实用新型的有益效果是：通过上述方案，通过MCU控制器控制BOOST电路和充电通信转换电路来实现高效率、稳定通信、盒内配对的核心功能，最终达到智能控制、通信交互的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种高效率、稳定通信的充电仓的系统框架图。

图2是本实用新型一种高效率、稳定通信的充电仓的左耳机的充电通信转换电路的电路图。

图3是本实用新型一种高效率、稳定通信的充电仓的右耳机的充电通信转换电路的电路图。

图4是本实用新型一种高效率、稳定通信的充电仓的开盒流程图。

图5是本实用新型一种高效率、稳定通信的充电仓的关盒流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图3所示，一种高效率、稳定通信的充电仓（TWS充电仓）100，包括MCU控制器1、BOOST电路2、充电通信转换电路3、通信接口和检测开关盖的传感器，其中，所述MCU控制器1的输出端与所述BOOST电路2的输入端连接，所述BOOST电路2的输出端与所述充电通信转换电路3连接，所述MCU控制器1通过所述通信接口与所述充电通信转换电路3连接，所述传感器的输出端与所述MCU控制器1连接，所述MCU控制器1控制所述BOOST电路2输出给耳机端200充电，或者，所述MCU控制器1控制所述BOOST电路2不输出，而是切换成所述通信接口与耳机端200通信交互，所述MCU控制器1通过控制所述充电通信转换电路3来切换通信功能或者充电功能。

如图1至图3所示，所述充电仓100还包括耳机充电线，所述通信接口为UART串口通信接口4，所述UART串口通信接口4的TX和RX同时接在所述耳机充电线上。

如图1至图3所示，所述耳机充电线为5V/SDA线，所述充电仓100内还设有地线，所述充电仓100与耳机端200仅仅通过耳机充电线和地线进行物理连接。

如图1至图3所示，耳机端200的UART串口通信接口4的TX和RX也都同时接到所述5V/SDA线上。

如图1至图3所示，所述MCU控制器1连接有实现PC上位机和充电仓100的通信或者是PC上位机和耳机端200的直接通信的MicroUSB接口5，所述MicroUSB接口5与所述UART串口通信接口4连接；所述MCU控制器4连接有显示充电的效果或者通过闪烁显示低电提示的LED指示灯7。

如图1至图3所示，所述充电通信转换电路3为实现5V和DATA数据线的切换的开关电路。

如图1至图3所示，所述MCU控制器1控制所述BOOST电路2使能输出5V，所述充电通信转换电路3通过导通电压切换到5V的输出给耳机端200充电，在需要通信的时候，所述MCU控制器1控制所述BOOST电路2不输出5V，所述充电通信转换电路3的开关切换到DATA数据线，这时，所述MCU控制器1通过DATA数据线跟耳机端200进行双向通信交互。

如图1至图3所示，所述传感器为霍尔传感器（HALL）6，通过检测到开盖和关盖来辅助是充电还是通信，在开盖情况下充电仓100和耳机端200进行通信，在关盖的情况下，在设定时间后进行充电。

如图1至图3所示，耳机端200包括主从耳机共两个耳机，分别为左耳机和右耳机，见图2、3，充电通信转换电路（POWER SWITCH）3共有两个并分别与左耳机、右耳机对应。

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种高效率、稳定通信的充电仓，其各模块功能简介如下：

1）MCU控制器1

MCU控制器1作为充电仓100最核心的部分，能够使能控制BOOST电路2的5V输出给左右耳机充电，或者控制BOOST电路2的5V不输出，而是切换成通信接口，本设计使用的通信接口是UART串口通信接口4。MCU控制器1通过充电通信转换电路3来切换充电仓100的通信或者充电功能，硬件上的设计是将UART串口通信接口4的TX和RX同时接在5V/SDA的线上，然后这根线就是耳机充电线。在没有5V输出的时候，耳机端200的UART的TX和RX也都会同时接到这个线上。这样，在BOOST电路2没有5V输出的时候，就会实现UART的半双工通信，从而实现了充电仓100和耳机端200的两根线智能控制和交互。充电仓100实现与耳机端200的通信交互之后，可以利用这功能实现盒内主从耳机的组队。当主从耳机两个耳机都同时放在充电仓100内的时候，MCU控制器1可以通过通信交互的方式得到两个耳机的mac地址，然后把两个mac地址互相通知两个耳机，两个耳机可以通过对方的mac地址直接组队配对，实现快速配对耳机的问题，这样的方式非常稳定、安全盒便捷。当MicroUSB接口插入充电仓100的时候，可以检测MicroUSB的UART的串口数据。MCU控制器1可以控制充电仓100的UART串口通信接口4，可以直接将MicroUSB的UART的TX和RX接到5V/SDA线上，直接让MicroUSB和耳机端200实现通信，这样做的好处是可以直接使用PC上位机来调试、控制耳机端200，也可以在PC端接收耳机的UART的串口打印信息，方便调试，最重要的是可以通过这样的，可以使用PC工具直接对耳机进行烧录升级，而不需要MCU的控制。

2）BOOST电路2

BOOST电路2是升压电路，通过升压电路把充电仓100的电池电压升到5V，然后输出给耳机充电，实现充电功能。BOOST电路2是由MCU控制器1控制使能输出5V的，这样能够控制输出电压或者是输出数据给耳机，而且MCU控制器1控制BOOST电路2可以节省功耗，比如在充或者关机的情况下可以关闭BOOST电路2的输出。

3）LED指示灯7

LED指示灯7主要有两个作用，一是在充电的时候显示充电的效果，二是可以提示充电仓当前所剩的电路，如果充电仓是低电的话，可以显示低电提示的闪烁。LED指示灯7可以直观的显示电量情况。

4）充电通信转换电路3

充电通信转换电路3，其实就是一个开关电路，主要是实现5V和DATA数据线的切换。这个切换的工作主要是通过MCU控制器1来控制的，MCU控制器1控制BOOST电路2使能输出5V，充电通信转换电路3会通过导通电压切换到5V的输出给耳机端200充电。在需要通信的时候，MCU控制器1会控制BOOST电路2不输出5V，这样充电通信转换电路3的开关就会切换到DATA数据线，这时MCU控制器1就可以通过DATA数据线跟耳机端200进行双向通信。

5）MicroUSB接口5

MicroUSB接口5主要是通过UART串口通信接口4实现PC上位机和充电仓100的通信，或者是PC上位机和耳机端200的直接通信。MicroUSB接口5切换连接方式可以使PC上位机和充电仓100或者耳机端200通信，这样有利于调试、生产测试等后期的一些维护工作。

6）霍尔传感器6

霍尔传感器（HALL）6主要是做充电仓100的开盖和关盖检测，然后通过检测到开盖和关盖来辅助是充电还是通信，现在定义的是在开盖情况下充电仓100和耳机端200进行通信，在关盖的情况下10秒后进行充电。

如图4至图5所示，本实用新型提供的一种高效率、稳定通信的充电仓，其通信过程如下：

S101、开机；

S102、通过传感器检测充电仓100是否开盖，如果没有开盖，则进入关盒流程，如果开盖，则进入开盒流程；

开盒流程如下：

S201、充电仓100与耳机端200通信，耳机端200进行组队；

S202、判断组队是否成功，如果不成功，则在设定时间之后再重复步骤S202，如果成功，则进入下一步骤；

S203、广播耳机电量及充电仓电量；

S204、充电仓100与手机配对、连接；

关盒流程如下：

S301、充电仓100与耳机端200通信，在5秒钟后，关闭通信，MCU控制器1打开BOOST电路2的输出，对耳机端200充电；

S302、在充电过程中，定时检测耳机电量是否充满，如果充满，则进入下一步骤；

S303、MCU控制器1关闭BOOST电路2的输出，并上报充电仓100的电量；

S304、耳机端200关机，充电仓100进入低功耗模式。

如图4至图5所示，在步骤S201中，当主从耳机都同时放在充电仓内的时候，MCU控制器通过通信交互的方式得到主从耳机的mac地址，然后把主从耳机两个mac地址互相通知对方，主从耳机通过对方的mac地址直接组队配对，实现快速盒内配对。

本实用新型提供的一种高效率、稳定通信的充电仓，充电仓（TWS充电仓）100内集成有MCU控制器1、BOOST电路2、LED指示灯7、充电通信转换电路3、MicroUSB接口5和霍尔传感器6等模块元件。本方案主要通过MCU控制器1控制BOOST电路2和充电通信转换电路3来实现高效率、稳定通信的核心功能，最终达到智能控制、通信交互。通过MicroUSB接口5和霍尔传感器6来检测和辅助通信，也是判断通信的条件之一。充电仓100与耳机端200（TWS耳机）的物理连接只有两个连接点，就是充电线和地线，通过这两根线来实现充电和通信功能，相比三线、四线的性能一样，连接线更少、线路连接少更加简便、节省成本。

本实用新型提供的一种高效率、稳定通信的充电仓，解决了充电仓100与耳机端200之间通信困难问题、同时减少连接线路、稳定通信，更是解决了主从耳机配对组队麻烦的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：包括MCU控制器、BOOST电路、充电通信转换电路、通信接口和检测开关盖的传感器，其中，所述MCU控制器的输出端与所述BOOST电路的输入端连接，所述BOOST电路的输出端与所述充电通信转换电路连接，所述MCU控制器通过所述通信接口与所述充电通信转换电路连接，所述传感器的输出端与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器控制所述BOOST电路输出给耳机端充电，或者，所述MCU控制器控制所述BOOST电路不输出，而是切换成所述通信接口与耳机端通信交互，所述MCU控制器通过控制所述充电通信转换电路来切换通信功能或者充电功能。

2.根据权利要求1所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述充电仓还包括耳机充电线，所述通信接口为UART串口通信接口，所述UART串口通信接口的TX和RX同时接在所述耳机充电线上。

3.根据权利要求2所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述耳机充电线为5V/SDA线，所述充电仓内还设有地线，所述充电仓与耳机端只通过耳机充电线和地线进行物理连接。

4.根据权利要求3所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：耳机端的UART串口通信接口的TX和RX也都同时接到所述5V/SDA线上。

5.根据权利要求2所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述MCU控制器连接有实现PC上位机和充电仓的通信或者是PC上位机和耳机端的直接通信的MicroUSB接口，所述MicroUSB接口与所述UART串口通信接口连接。

6.根据权利要求2所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述MCU控制器连接有显示充电的效果或者通过闪烁显示低电提示的LED指示灯。

7.根据权利要求1所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述充电通信转换电路为实现5V和DATA数据线的切换的开关电路。

8.根据权利要求7所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述MCU控制器控制所述BOOST电路使能输出5V，所述充电通信转换电路通过导通电压切换到5V的输出给耳机端充电，在需要通信的时候，所述MCU控制器控制所述BOOST电路不输出5V，所述充电通信转换电路的开关切换到DATA数据线，这时，所述MCU控制器通过DATA数据线跟耳机端进行双向通信交互。

9.根据权利要求1所述的高效率、稳定通信的充电仓，其特征在于：所述传感器为霍尔传感器，通过检测到开盖和关盖来辅助是充电还是通信，在开盖情况下充电仓和耳机端进行通信，在关盖的情况下，在设定时间后进行充电。

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