一种应用于冰箱变温室的物联网无线电能传输装置的制作方法

本发明涉及无线能量传输及物联网技术领域，特别是一种应用于冰箱变温室的物联网无线电能传输装置.

背景技术

无线充电技术已经日趋成熟，在手机应用领域，特别是苹果全系手机的标配，小米、华为等品牌高端产品也内置无线充电，用户对这一新技术的方便性和安全性已经取得普遍认可。冰箱作为传统白色家电三大件之一，基本到了家庭家电采购标配的渗透率。冰箱的结构分为冷冻区、冷藏区和变温室。冷冻区温度很低，一般适用于食品的较长时间冷冻保存需要；冷藏区温度相对较低，适用于短时间内食品的保鲜需要。

随着人们的生活节奏越来越快，因此在实际生活中能尽可能节省时间无疑会给人们带来更大的便利，比如使用者下班回到家做饭，此刻处于变温区的食品已经解冻，不需要在回家取出变温区后食品，再等待变温区食品解冻的时间，那么使用者就可直接烹制食品，给人们节省出了宝贵的时间。现有的冰箱由于结构功能所限制，无法为使用者提供取出变温区内食品就可加工的功能，如果冰箱在变温区采用较高温度保证食品从冰箱冷藏区内取出即可加工，那么由于平时温度过高，又容易导致食品的变质。

基于上述，提供一种能控制冰箱变温区平时处于正常冷藏低温，在使用者回家前一段时间内，使用者可远程操作控制变温室内的加热设备为变温室内食品加热，保证使用者回家打开冰箱冷藏室食品已经处于解冻状态，能马上取出变温区内食品进行加工的设备显得非常有实用价值。

技术实现要素：

为了克服现有冰箱实际使用中存在的弊端，本发明提供了具有变温室温度检测探头，能实时监测变温室内温度、湿度信号，并将温度、湿度信号通过物联网控制芯片、物联网无线通讯模组经无线通讯网络传递给远端使用者，使用者可通过身边互联网设备实时监测到变温室的温、湿度数据，然后在回家前根据需要通过互联网设备(比如安装了app的手机、应用程序的电脑)，经无线网络、物联网通讯模组发出控制指令，进而，物联网控制芯片与无线能量传输使能控制线连接，将用户控制命令解析为电气控制信号，传输给无线能量传输控制电路将能量传输到无线能量接收装置为变温室抽屉内加热板供电，加热板将变温室内食品加热解冻，从而使用者回到家后就可直接加工烹饪食品，节省了食品加工时间，给使用者带来了更大便利的一种应用于冰箱变温室的物联网无线电能传输装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于冰箱变温室的物联网无线电能传输装置，其特征在于包括物联网控制芯片、变温室信号检测电路、物联网无线通讯模组、物联网天线、无线能量传输使能控制线、无线能量传输控制芯片、igbt驱动电路、igbt模块、线圈模组、调制解调电路、高压输入滤波电路、高压整流模块、供电电压变化电路、低压整流电路、过压ovp检测电路、过流ocp检测电路、igbt过温检测电路、线圈温度监测电路、无线能量接收装置、加热板，无线能量接收装置安装在冰箱变温室抽屉底部、变温室信号检测电路的探头安装在冰箱变温室内上端，物联网控制芯片、变温室信号检测电路、物联网无线通讯模组安装在元件盒a内，元件盒a安装在冰箱变温室内侧端箱壁上，物联网天线位于冰箱外部，物联网控制芯片的信号输入端和变温室信号检测电路信号输出端通过导线连接，物联网控制芯片信号输出端和物联网无线通讯模组信号输入端通过导线连接，物联网控制芯片和无线能量传输控制芯片信号输出端通过无线能量传输使能控制线实现信息交互，物联网天线和物联网无线通讯模组通过导线连接，无线能量传输控制芯片、igbt驱动电路、igbt模块、线圈模组、调制解调电路、高压输入滤波电路、高压整流模块、供电电压变化电路、低压整流电路、过压ovp检测电路、过流ocp检测电路、igbt过温检测电路、线圈温度监测电路安装在元件盒b内，元件盒b安装在冰箱内，其中，线圈模组安装于冰箱变温室底部发泡层，位置与变温室抽屉底部的无线能量接收装置对应，高压输入滤波电路、供电电压变化电路电源输入端和220v交流电源通过导线连接，供电电压变化电路电源输出端和低压整流电路的电源输入端通过导线连接，低压整流电路的第一个电源输出端输出5v工作电压，和无线能量传输控制芯片电源输入端、联网控制芯片电源输入端、无线模组电源输入端通过导线连接，低压整流电路的第二个电源输出端输出18v工作电压，和igbt驱动电路的第一路电源输入端通过导线连接，高压输入滤波电路电源输出端和高压整流模块的电源输入端通过导线连接，高压整流模块电源输出端和线圈模组第一路电源输入端通过导线连接，线圈模组第二路电源输入端和igbt模块电源输出端通过导线连接，igbt模块电源输入端和igbt驱动电路的电源输出端通过导线连接，igbt驱动电路第二路电源输入端和无线能量传输控制芯片电源输出端通过导线连接，线圈模组信号输入端和调制解调电路信号输出端通过导线连接，调制解调电路信号输入端和无线能量传输控制芯片信号输出端通过导线连接，过压ovp检测电路、过流ocp检测电路、igbt过温检测电路、线圈温度监测电路分别和无线能量传输控制芯片201第一、二、三、四路信号输入端通过导线连接。

所述变温室信号检测电路工作中收集冰箱变温室内各种温、湿度特征信号，物联网控制芯片与物联网无线通讯模组共同作用，将监测到的变温室各种状态信息传输到远端使用者，同时，物联网无线通讯模组接收使用者在远端经互联网设备发出的控制指令，并控制物联网控制芯片的工作方式；物联网无线通讯模组与物联网天线工作中，实现物联网无线通讯模组与远端的物理层无线通讯通路建立，物联网控制芯片和无线能量传输控制芯片信号输出端通过无线能量传输使能控制线实现信息交互，物联网控制芯片能将用户远端命令解析为电气控制信号，传输给无线能量传输控制芯片，同时和无线能量传输控制芯片实现信息交互。

所述无线能量传输控制芯片型号是microchip的pic16f15xx，其内部具有pwm发生器，工作中控制igbt驱动电路实现线圈模组的交流能量输出，220v交流市电通过高压输入滤波电路、高压整流模块电路作用后，变换成310v的直流能量输入至线圈模组电源输入端，无线能量传输控制芯片的工作电源，由供电电压变化电路接收220v交流市电后降压为低压交流能量，再通过低压整流电路转换为可以供无线能量传输控制芯片使用的5v低压直流能量。

所述过压ovp检测电路、过流ocp检测电路、igbt过温检测电路、线圈温度监测电路工作中，能对无线能量传输控制芯片的输入过流、过压、igbt过温度、线圈温度进行监测，当发生过流、过压、igbt过温、线圈温度超温时，无线能量传输控制芯片能切断输出。

本发明有益效果是：本发明使用时，在无线能量传输控制芯片、igbt驱动电路、igbt模块、线圈模组、调制解调电路、高压输入滤波、高压整流模块、供电电压变化电路、低压整流电路、过压ovp检测电路、过流ocp检测电路、igbt过温检测电路、线圈温度监测电路共同作用下，线圈模组发射出无线供电能力，位于冰箱变温室抽屉内部的无线能量接收装置接收到用于加热板工作的能量，变温室信号检测探头能实时监测变温室内温度、湿度信号，并将温度、湿度信号通过物联网控制芯片、物联网无线通讯模组经无线网络传递给远端使用者，使用者可通过身边互联网设备事实监测到变温室的温度、湿度数据，然后在回家前根据需要通过互联网设备(比如安装了app的手机、应用程序的电脑)，经无线网络、物联网通讯模组发出控制指令，进而，物联网控制芯片与无线能量传输使能控制线连接，将用户控制命令解析为电气控制信号，传输给无线能量传输控制电路将能量传输到无线能量接收装置为变温室抽屉内加热板供电，加热板将变温室内食品加热解冻(实际温度8度左右)，这样使用者回家后就可将已经解冻的食品用来烹饪，节省了等待解冻的时间。本发明节省了食品加工时间，给使用者带来了更大便利.基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明

图1是本发明示意框图。

图1中：101是物联网控制芯片、102是变温室信号检测电路、103是物联网无线通讯模组、104是物联网天线、105是无线能量传输使能控制线、201是无线能量传输控制芯片、202是igbt驱动电路、203是igbt模块、204是线圈模组、205是调制解调电路、211是高压输入滤波电路、212是高压整流模块、213是供电电压变化电路、214是低压整流电路、221是过压ovp检测电路、222是过流ocp检测电路、223是gbt过温检测电路、224是线圈温度监测电路、301是无线能量接收装置、302是加热板、108是元件盒a、228是元件盒b。

具体实施方式

图1中所示，一种应用于冰箱变温室的物联网无线电能传输装置，包括物联网控制芯片101、变温室信号检测电路102、物联网无线通讯模组103、物联网天线104、无线能量传输使能控制线105、无线能量传输控制芯片201、igbt驱动电路202、igbt模块203、线圈模组204、调制解调电路205、高压输入滤波电路211、高压整流模块212、供电电压变化电路213、低压整流电路214、过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温检测电路223、线圈温度监测电路224、变温室信号检测电路102的探头安装在冰箱变温室内上端，301无线能量接收装置和302加热板安装在冰箱变温室抽屉内、物联网控制芯片101、变温室信号检测电路102、物联网无线通讯模组103安装在元件盒a108内，元件盒a108安装在冰箱变温室内侧端箱壁上，物联网天线104位于冰箱外部，物联网控制芯片101的信号输入端和变温室信号检测电路信号输出端102通过导线连接，物联网控制芯片101信号输出端和物联网无线通讯模组103信号输入端通过导线连接，物联网控制芯片101和无线能量传输控制芯201信号输出端通过无线能量传输使能控制线105实现信息交互，物联网天线104和物联网无线通讯模组103通过导线连接，无线能量传输控制芯片201、igbt驱动电路202、igbt模块203、线圈模组204、调制解调电路205、高压输入滤波电路211、高压整流模块212、供电电压变化电路213、低压整流电路214、过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温检测电路223、线圈温度监测电路224安装在元件盒b228内，元件盒b228安装在冰箱变温室底部发泡层，高压输入滤波电路211、供电电压变化电路213电源输入端和220v交流电源通过导线连接，供电电压变化电路213电源输出端和低压整流电路214的电源输入端通过导线连接，低压整流电路214的第一个电源输出端和无线能量传输控制芯片201电源输入端通过导线连接，低压整流电路214的第二个电源输出端和igbt驱动电路202的第一路电源输入端通过导线连接，高压输入滤波电路211电源输出端和高压整流模块212的电源输入端通过导线连接，高压整流模块212电源输出端和线圈模组204第一路电源输入端通过导线连接，线圈模组204第二路电源输入端和igbt模块203电源输出端通过导线连接，igbt模块203电源输入端和igbt驱动电路202的电源输出端通过导线连接，igbt驱动电路202第二路电源输入端和无线能量传输控制芯片201电源输出端通过导线连接，线圈模组204信号输入端和调制解调电路205信号输出端通过导线连接，调制解调电路205信号输入端和无线能量传输控制芯片201信号输出端通过导线连接，过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温检测电路223、线圈温度监测电路224分别和无线能量传输控制芯片201第一、二、三、四路信号输入端通过导线连接。

图1中所示，220v交流市电通过高压输入滤波电路211、高压整流模块电路212作用后，变换成310v的直流能量输入至线圈模组204第一路电源输入端，无线能量传输控制芯片201的工作电源，由供电电压变换电路213接收220v交流市电后降压为低压交流能量，再通过低压整流电路213转换为可以供芯片使用的5v低压直流能量；高压滤波电路211(采用π型滤波，外加耐流为3.15a的自恢复保险丝；高压整流电路采用全桥整流，从而输出峰值为220vx1.414＝311v的高压直流能量。过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温保护电路223、线圈温度监测电路224实现能量传输系统的各种潜在风险检测，及通过设定的算法实施具体保护功能。igbt过温保护电路223和线圈温度监控电路224，通过负温度系数热敏电阻ntc采集温度对应的电阻值，然后通过分压电路转换为无线能量传输控制芯片201可以检测到的模拟电压输入信号。过压ovp检测电路221使用100:1的分压比例，将igbt的源级电压转换为无线能量传输控制芯片201可以接受的1～5v电压型号，如果检测到超过电压门限值，直接关闭pwm输出，起到过压保护作用。过流ocp检测电路222使用低阻值电阻，将igbt回路中的电流信号转换为无线能量传输控制芯片201可以接受的1～5v电压型号，如果检测到超过电流门限值，直接关闭pwm输出，起到过流保护作用。工作中，过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温检测电路223、线圈温度监测电路224对无线能量传输控制芯片201的输入过流、过压、igbt过温度、线圈温度进行监测，当发生过流、过压、igbt过温、线圈温度超温时，无线能量传输控制芯片201能切断输出。

图1中所示，变温室信号检测电路101和探头共同作用工作中收集冰箱变温室内各种温、湿度特征信号，物联网控制芯片101与物联网无线通讯模组103共同作用，将监测到的变温室各种温、湿度状态信息传输到远端使用者，同时，物联网无线通讯模组103接收使用者在远端经互联网设备发出的控制指令，并控制物联网控制芯片101的工作方式；物联网无线通讯模组103与物联网天线104工作中，实现本新型与远端的物理层无线通讯通路建立，物联网控制芯片101和无线能量传输控制芯片201信号输出端通过无线能量传输使能控制线105实现信息交互，能将用户远端命令解析为电气控制信号，物联网控制芯片101能将用户远端命令解析为电气控制信号，传输给无线能量传输控制芯片201，同时和无线能量传输控制芯片201实现信息交互。本实施例中，无线通讯技术使用samtech的lora转wifi模组，通过家庭路由器接入internet，当然，也可以根据实际需要，使用nb-iot技术直接接入运营商网络。

图1中所示，无线能量传输控制芯片201型号是microchip的pic16f15xx，其内部具有pwm发生器，工作中输出pwm开关脉冲信号进入igbt驱动电路202，控制igbt驱动电路202的工作，igbt驱动电路202输出电源进入igbt模块203的源极，igbt模块203的漏极输出电源进入线圈模组电源输入另一端，在无线能量传输控制芯片201、调制解调电路205共同作用下，控制线圈模组204发射出无线能量信号。igbt驱动电路202由3个npn管s8050和一个pnp管s8550组成，实现线圈模组204的交流能量输出，线圈模组204由电感值为10mh的线圈以及0.3uf的电容，产生一个lc震荡回路，考虑到电压有至少310v，再加上瞬时脉冲可能性，电容选择耐压达到1200v的型号。

图1中所示，调制解调电路205与线圈模组204工作中，将与无线能量接收系统相关的通讯，通过带内载波的方式建立连接，完成信号的调制和解调，此通讯方式因为载波速度在20-30khz之间，为了确保通讯内容的稳定解调，适合通讯速率不超过1khz的应用。如果需要实时性更强的通讯，可以考虑2.4ghz透传。无线能量传输控制芯片201的工作能量，由供电电压变换电路213接收220v交流市电后，通过母线降压方式降压到为低压交流能量，再通过低压整流电路214的集成电路sc1117dg转换为可供igbt驱动电路202使用的15-18v直流。供电电压变换电路213在使用了集成电路ldo7805之后，可以输出供无线能量传输控制芯片201使用的5v低压直流能量。

图1中所示，本发明使用时，在无线能量传输控制芯片201、igbt驱动电路202、igbt模块203、调制解调电路205、高压输入滤波211、高压整流模块212、供电电压变化电路213、低压整流电路214、过压ovp检测电路221、过流ocp检测电路222、igbt过温检测电路223、线圈温度监测电路224共同作用下，线圈模组204发射出无线供电能力，位于冰箱变温室抽屉内部的无线能量接收装置301接收到用于加热板302工作的能量。变温室温度检测电路102的探头能实时监测变温室内温度、湿度信号，并将温度、湿度信号通过物联网控制芯片101、物联网无线通讯模组103经无线网络传递给远端使用者，使用者可通过身边互联网设备事实监测到变温室的温度、湿度数据，然后在回家前根据需要通过互联网设备(比如安装了app的手机、应用程序的电脑)，经无线网络、物联网通讯模组103发出控制指令，进而，物联网控制芯片101与无线能量传输使能控制线105连接，将用户控制命令解析为电气控制信号，传输给无线能量传输控制电路将能量传输到无线能量接收装置301为变温室抽屉内加热板302供电，加热板将变温室内食品加热解冻(实际温度8度左右)，这样使用者回家后就可将已经解冻的食品用来烹饪，节省等待解冻的时间。本发明节省了食品加工时间，给使用者带来了更大便利.基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。