基于QI技術(shù)的家庭無線充電套裝

李心宇 湯澤強(qiáng) 梁佩瑩

摘 ?要：隨著無線充電標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和無線充電技術(shù)的成熟， 越來越多的家用電器使用無線充電功能。在這樣的背景下，該文設(shè)計了一種適用于家庭用的無線充電套裝。通過開發(fā)基于Qi技術(shù)的無線家用供電套裝，在產(chǎn)品創(chuàng)新的同時，考慮到安全性、實用性、便捷性和低成本，該產(chǎn)品在未來的無線家電市場具有較好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：無線充電 ?3D打印 ?QI技術(shù)

中圖分類號：TM724 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）10（c）-0025-02

隨著智能設(shè)備的快速發(fā)展，對充電的速度和便利性的要求越來越高，從而使得是否具有無線充電功能成為了消費(fèi)者衡量產(chǎn)品好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，只有具有安全性、便攜性、低成本、應(yīng)用范圍廣的作品才能滿足現(xiàn)代家庭的要求。然而目前市場上的產(chǎn)品大多不具有或只具有上述特點(diǎn)中的一點(diǎn)。

基于QI技術(shù)的無線充電桌板，能夠替代傳統(tǒng)無線充電底座，將有線轉(zhuǎn)換為無線，同時讓桌面看起來整潔、寬敞。普通無線手機(jī)殼，雖然可以將不具有無線充電功能的手機(jī)轉(zhuǎn)換成有線充電，但如果要使用手機(jī)殼就沒辦法使用有線充電，而且價格往往居高難下。在使用傳統(tǒng)無線接收貼和無線充電手機(jī)殼的過程，由于接口不穩(wěn)定性，容易造成接口斷線、斷模塊，容易造成資源浪費(fèi)甚至更嚴(yán)重的是造成火災(zāi)事故。再如家用小風(fēng)扇在持續(xù)充電的狀況下很容易發(fā)生爆炸或起火，造成不可挽回的損失，因此，在這種狀況下一種安全、易操作、成本低、應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品迫在眉睫。

基于ZBrush對所需模型進(jìn)行建模處理，能按照需求設(shè)計出模型。利用3D打印機(jī)，PLA材料對模型STL文件進(jìn)行處理打印，可以將虛擬模型轉(zhuǎn)換為實體模型，以廉價方法打造出所需要物品模型?；谶@些要求，開發(fā)了一種基于QI技術(shù)的家庭無線充電套裝，這樣就解決了市場需求。

1 ?技術(shù)原理

利用無線Qi技術(shù)設(shè)計手機(jī)無線充電系統(tǒng)，無線充電以電磁感應(yīng)原理進(jìn)行充電，原理類似于電磁耦合[1-2]。在發(fā)送和接收端各有一個線圈，發(fā)送端線圈前連接有micro安卓口，整流電路和放大電路，電路在線圈內(nèi)部產(chǎn)生高頻交流電，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流。系統(tǒng)工作時輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，經(jīng)過電源管理模塊后直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電供給初級繞組，通過兩個電感線圈耦合，次級線圈輸出的電流轉(zhuǎn)換為直流電為電池充電[3-6]。

對傳統(tǒng)接收器進(jìn)行接口處理，利用micro接口模塊，找出對應(yīng)接線，將其于Qi無線接收器整合，解決了傳統(tǒng)無線充電手機(jī)殼無法進(jìn)行有線充電的問題，也大大降低了人們在拔取無線接收器和電源線所造成的斷線斷模塊的問題。

將發(fā)射電路中電容進(jìn)行處理，將50Hz頻率的電流轉(zhuǎn)化為特定頻率，在接收線圈中同樣具有該轉(zhuǎn)換頻率的電容處理，將發(fā)射線圈和接收線圈的電流頻率進(jìn)行一致化處理，當(dāng)兩個線圈靠在一起的時候，只有兩個線圈中的電流交換頻率達(dá)到一致的時候，發(fā)射線圈才會大功率輸送交流電，接收線圈也同樣處理才能以大功率進(jìn)行電流能量接收。

（1）Qi技術(shù)。Qi是全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無線充電聯(lián)盟推出的“無線充電”標(biāo)準(zhǔn)，具備便捷性和通用性兩大特征，手機(jī)、相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無線充電器充電，為無線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供可能[7-8]。

（2）ZBrush的手機(jī)外殼設(shè)計?；赯Brush的三維設(shè)計和基于Arduino和步進(jìn)電機(jī)對所需模型的設(shè)計和3D打印，能夠根據(jù)所需打印出模具，節(jié)約成本和時間，也更具創(chuàng)意。通過測量，發(fā)射模塊輸出功率最大為10W。通過多次實驗測量，在保證接收線圈發(fā)熱量較小的情況下，接收線圈與發(fā)射線圈之間的距離為1～3mm。通過測量計算，此次產(chǎn)品實驗所采用MI-4C手機(jī)外模型體積為：128mm×67mm×9mm，micro接口長度為6mm，為了滿足拓寬接口和無限接收端嵌合的需求，設(shè)計出該無線充電手機(jī)殼的模型

2 ?機(jī)殼的3D打印設(shè)計

該產(chǎn)品使用三角洲打印機(jī)打印符合產(chǎn)品要求的機(jī)殼，打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用打印材料將這些截面逐層打印，同時把各層聯(lián)合在一起形成手機(jī)外殼?？紤]到材質(zhì)特殊性和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，設(shè)置如下參數(shù)。

層厚：1.15mm，壁厚：1.2mm，底層/頂層厚度：0.4mm，填充密度：20%，打印速度：50mm/s，打印溫度：210℃，熱床溫度50℃，打印材料直徑：1.75mm，流量設(shè)置為100%。通過56min的打印，打印出來的手機(jī)外殼尺寸為：長：147mm，寬：74.5mm，厚度：13.0mm。

3 ?結(jié)語

通過對市場的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)市場上暫時沒有對無線產(chǎn)品家用如對學(xué)生使用的USB風(fēng)扇進(jìn)行無線處理，也沒有對傳統(tǒng)手機(jī)殼進(jìn)行Qi無線處理，同時也無對無線充電手機(jī)殼進(jìn)行micro接口開發(fā)。通過開發(fā)基于Qi技術(shù)的無線家用供電套裝，在產(chǎn)品創(chuàng)新的同時，考慮到安全性、實用性、便捷性，該產(chǎn)品在未來的無線家電市場有較好的發(fā)展前景，使生活更加的安全、便捷。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁悅，薛文婷.基于Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電專利技術(shù)綜述[J].中國科技信息，2019（Z1）：20-21.

[3] 許紅霞，付益超.無線充電技術(shù)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（12）：112.

[2] 姜聞.共享無線手機(jī)充電器設(shè)計方案[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（10）：98.

[4] 王西平.電磁感應(yīng)技術(shù)在手機(jī)無線充電中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（19）：112.

[5] 陳躍鴻，林桂江.解決Qi標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于手機(jī)無線充電斷充的方法[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（3）：115-117.

[6] 于思博.手機(jī)無線充電器的設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（8）：97.

[7] 周路菡.無線充電技術(shù)：機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（10）：70-74.

[8] 葉先萬，蔣碧波，李躍偉.一種智能無線充電系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2018，26（6）：239-243.