CN205791818U - 一种智能无线充电扫地机 - Google Patents

Abstract

一种智能无线充电扫地机，包括扫地机本体和磁共振充电基座，扫地机本体内设有MCU模块及分别与MCU模块相连的电源管理模块和射频主控芯片，电源管理模块连接有无线充电控制芯片和电池，无线充电控制芯片连接有能量接收线圈；磁共振充电基座内设有与市电相连并可发射高频非辐射磁场的磁共振发射线圈、与射频主控芯片进行数据通讯的射频接收芯片，射频接收芯片与磁共振发射线圈相连以控制磁共振发射线圈的通断，能量接收线圈通过磁场耦合与磁共振发射线圈进行能量传递，MCU模块上还连接有与智能通讯设备相连的无线通讯模块，本实用新型采用磁共振方式，在扫地机本体静止和移动中均能实现无线充电，智能监控电池电量，并采用射频通讯控制无线充电的通断。

Description

一种智能无线充电扫地机

技术领域

本实用新型涉及电磁共振无线充电技术领域，具体涉及一种智能无线充电扫地机。

背景技术

随着科学技术的发展，快节奏生活的需要，扫地机器人因其智能清洁的有效性被广大消费者认可，其中自动回充电技术的扫地机器人更深受市场青睐。

目前市面上常见智能扫地机器人的自动充电，需要机器人的正负极裸露金属触片和充电底座的正负极裸露金属触片完全正确电连接才能充电，其存在以下缺点：

1、扫地机器人在工作过程中，当检测到电量低时，通过充电底座发出信号，然后机器人顶部的接收器接收到信号，最终找到“回家”的路，但是在某些情况下会出现无法导航，如受墙体阻挡，导航信号变弱，从而导致无法回到充电底座而搁浅在“半路上”。

2、扫地机器的返航充电，多采用红外线定位、蓝牙定位或雷达定位等技术，需要非常高的巡航对接技术，对硬软件设计精度要求较高，从而增加设计成本。

3、扫地机器人的扫地工作与电池的续充电不能同时进行，而且扫地机器人的电池完成充满，需要很长一段时间，偶尔导致需要工作的时候，电量不足，工作才开展一半就得充电。

4、充电座的裸露金属片容易被儿童误操作而触碰到，易导致触点的危险隐患，另外在潮湿环境里容易发生短路的危险。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种采用磁共振的方式且在扫地机移动或静止时均能进行无线充电的智能无线充电扫地机。

实现上述目的，本实用新型提供了一种智能无线充电扫地机，包括扫地机本体和配合扫地机本体进行无线充电的磁共振充电基座，所述扫地机本体内设有MCU模块及分别与MCU模块相连的电源管理模块和射频主控芯片，所述电源管理模块连接有无线充电控制芯片和电池，所述无线充电控制芯片连接有能量接收线圈；所述磁共振充电基座内设有与市电相连并可发射高频非辐射磁场的磁共振发射线圈、与射频主控芯片进行数据通讯的射频接收芯片，所述射频接收芯片与磁共振发射线圈相连用于控制磁共振发射线圈的通断，所述能量接收线圈通过磁场耦合与磁共振发射线圈进行能量传递，所述MCU模块上还连接有与智能通讯设备相连的无线通讯模块，所述智能通讯设备通过访问MCU模块用于监测电池电量及控制磁共振发射线圈开启以实现磁共振无线充电。

作为本实用新型的优选技术方案，所述磁共振发射线圈的通电电路上串联有晶闸管，所述射频接收芯片的控制端与晶闸管相连用于控制通电电路的通断。

作为本实用新型的优选技术方案，所述磁共振发射线圈产生的高频非辐射磁场的振动频率为10MHz。

作为本实用新型的优选技术方案，所述磁共振发射线圈与能量接收线圈的材料均为直径5mm的圆形铜线圈，铜线圈的固有频率均为10MHz。

作为本实用新型的优选技术方案，所述能量接收线圈内设有将电磁波转化为电能的谐振回路，所述充电控制芯片内设有依次相连的整流、滤波、稳压电路。

作为本实用新型的优选技术方案，所述智通讯能设备为智能手机、笔记本或电脑，无线通讯模块为蓝牙或Wifi通讯模块。

本实用新型的智能无线充电扫地机可以达到如下有益效果：

本实用新型的智能无线充电扫地机，通过包括扫地机本体和配合扫地机本体进行无线充电的磁共振充电基座，所述扫地机本体内设有MCU模块及分别与MCU模块相连的电源管理模块和射频主控芯片，所述电源管理模块连接有无线充电控制芯片和电池，所述无线充电控制芯片连接有能量接收线圈；所述磁共振充电基座内设有与市电相连并可发射高频非辐射磁场的磁共振发射线圈、与射频主控芯片进行数据通讯的射频接收芯片，所述射频接收芯片与磁共振发射线圈相连用于控制磁共振发射线圈的通断，所述能量接收线圈通过磁场耦合与磁共振发射线圈进行能量传递，所述MCU模块上还连接有与智能通讯设备相连的无线通讯模块，所述智能通讯设备通过访问MCU模块用于监测电池电量及控制磁共振发射线圈开启以实现磁共振无线充电，使得扫地机本体通过磁共振技术及无线的方式把电能传输并存储电池中，磁共振所产生的高频非辐射磁场的范围从几厘米到几米，使得扫地机本体不仅能在静止时，并且在移动时均能进行无线充电，且扫地机本体与磁共振充电基座通过射频通讯对无线充电动作进行控制。另外，本实用新型具有两种充电选择模式，一方面，通过电源管理模块检测电池电量，进行自动无线充电；另一方面，通过智能通讯设备对MCU模块的控制，可人为操控，开启无线充电。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型智能无线充电扫地机提供的一实例的***结构框图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，智能无线充电扫地机包括扫地机本体和配合扫地机本体进行无线充电的磁共振充电基座，所述扫地机本体内设有MCU模块及分别与MCU模块相连的电源管理模块和射频主控芯片，所述电源管理模块连接有无线充电控制芯片和电池，所述无线充电控制芯片连接有能量接收线圈；所述磁共振充电基座内设有与市电相连并可发射高频非辐射磁场的磁共振发射线圈、与射频主控芯片进行数据通讯的射频接收芯片，所述射频接收芯片与磁共振发射线圈相连用于控制磁共振发射线圈的通断，所述能量接收线圈通过磁场耦合与磁共振发射线圈进行能量传递，所述MCU模块上还连接有与智能通讯设备相连的无线通讯模块，所述智能通讯设备通过访问MCU模块用于监测电池电量及控制磁共振发射线圈开启以实现磁共振无线充电。

具体实施中，所述磁共振发射线圈的通电电路上串联有晶闸管，所述射频接收芯片的控制端与晶闸管相连用于控制通电电路的通断。

具体实施中，所述磁共振发射线圈产生的高频非辐射磁场的振动频率为10MHz，所述磁共振发射线圈与能量接收线圈的材料均为直径5mm的圆形铜线圈，铜线圈的固有频率均为10MHz。

具体实施中，所述能量接收线圈内设有将电磁波转化为电能的谐振回路，所述充电控制芯片内设有依次相连的整流、滤波、稳压电路，所述整流电路接收由电磁波转化的电能后，再通过稳压电路得到电源管理模块所需的工作电压。

具体实施中，所述智通讯能设备为智能手机、笔记本或电脑，无线通讯模块为蓝牙或Wifi通讯模块。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面详述本实用新型的无线充电原理。

磁共振无线充电原理：

磁共振发射线圈接入市电，并转换为高频交流信号，使发送端的磁共振发射线圈在周围一定距离内产生一个高频变化很大的非发射性的电磁场，而当扫地机本体在该磁场内，能量接收线圈位于这个电磁场中时，发送端磁共振发射线圈的磁通量的高频变化在接收端能量接收线圈中会产生一定的高频感应电动势的电磁波。

然后通过加在能量接收线圈末端的谐振回路将高频感应电动势的电磁波转化为电能，该电能进一步通过充电控制芯片的整流、滤波、稳压处理，就可以得到供电池充电的直流电流。

磁场共振式充电与电磁感应式充电有所不同，它不会向外发射电磁波，而只是在周围形成一个磁场，且消耗电能比感应式充电低，传输距离更远，为几十厘米到几米，是一种非常适合扫地机本体等家用电器设备的无线充电方式。

充电控制原理：

电源管理模块不仅给MCU模块提供工作电能，还对电池进行充电控制并实时监测电池电量，并将监测的电量值反馈给MCU模块，射频主控芯片与MCU模块共享数据，若电量低于预设阈值，则射频主控芯片发送充电指令给磁共振充电基座上的射频接收芯片，射频接收芯片控制充电底座内的磁共振发射线圈的接通。此时，处在磁场内的扫地机本体采用上述电磁共振的无线充电原理对电池进行自动充电。另外还可通过智能通讯设备监控扫地机本体的设备状态，在电源管理模块未收到电池的低电量反馈的情况下，可通过远程控制使磁共振发射线圈的接通，从而实现人为控制充电。

当电池充电到一定电量后，即达到高电量阈值，MCU模块通过控制射频接收芯片再次控制充电发射线圈断开。扫地机本体在长期使用过程中，电池的电量始终维持在预设范围内，这样便于有效防止电池长期处于亏空或满电状态，有效的提高电池的使用寿命。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种智能无线充电扫地机，其特征在于，包括扫地机本体和配合扫地机本体进行无线充电的磁共振充电基座，所述扫地机本体内设有MCU模块及分别与MCU模块相连的电源管理模块和射频主控芯片，所述电源管理模块连接有无线充电控制芯片和电池，所述无线充电控制芯片连接有能量接收线圈；所述磁共振充电基座内设有与市电相连并可发射高频非辐射磁场的磁共振发射线圈、与射频主控芯片进行数据通讯的射频接收芯片，所述射频接收芯片与磁共振发射线圈相连用于控制磁共振发射线圈的通断，所述能量接收线圈通过磁场耦合与磁共振发射线圈进行能量传递，所述MCU模块上还连接有与智能通讯设备相连的无线通讯模块，所述智能通讯设备通过访问MCU模块用于监测电池电量及控制磁共振发射线圈开启以实现磁共振无线充电。

2.按照权利要求1所述的智能无线充电扫地机，其特征在于，所述磁共振发射线圈的通电电路上串联有晶闸管，所述射频接收芯片的控制端与晶闸管相连用于控制通电电路的通断。

3.按照权利要求2所述的智能无线充电扫地机，其特征在于，所述磁共振发射线圈产生的高频非辐射磁场的振动频率为10MHz。

4.按照权利要求3所述的智能无线充电扫地机，其特征在于，所述磁共振发射线圈与能量接收线圈的材料均为直径5mm的圆形铜线圈，铜线圈的固有频率均为10MHz。

5.按照权利要求4所述的智能无线充电扫地机，其特征在于，所述能量接收线圈内设有将电磁波转化为电能的谐振回路，所述充电控制芯片内设有依次相连的整流、滤波、稳压电路。

6.按照权利要求1至5任一项所述的智能无线充电扫地机，其特征在于，所述智能通讯设备为智能手机、笔记本或电脑，所述无线通讯模块为蓝牙或Wifi通讯模块。