一种无线充电面积测试装置及方法与流程

本发明无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电面积测试装置及方法。

背景技术：

无线充电是一种新型的充电方式，又称为感应充电或非接触式充电，其原理是利用电感耦合，由电能产生磁场，再利用磁场给手机充电。其供电设备称之为tx(发射端)，接收电能装置称之为rx(接收端)。tx与rx之间是利用电感耦合实现电能传输，这也决定了两者之间的距离、相对位置对充电效率影响很大。

在生产研发过程中，测试无线充电芯片充电面积是一个最为基本的功能测试。通过测试rx相对于tx每个位置点的充电效率，可以设计出最为合理的外部充电装置，避免造成充电效率过低浪费资源、时间等情况。目前测试充电面积测试是人工的每个点去测试，记录每个点充电效率，误差较大、效率较低，现有的充电面积效率测试方法无法准确、有效的测试无线充电面积每个位置的充电效率。

具体的，传统的无线充电芯片测试方法是固定tx在底端，以人工拿住rx测试，先测试出充电效率最大点，然后以该点为原点，在矩形框内进行移动，测试每个位置点的充电效率，并记录。如图1所示九宫格模式，测试周边位置的充电效率。该方法简单、快速，但是不适合大量测试，并且手动移动rx位置存在较大误差，距离对充电效率的影响是绝对的，位置的变动必然造成充电效率的变化。

因此，亟需提出一种高效、精准、智能的测试无线充电面积的装置及方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种无线充电面积测试装置及方法，以便解决上述问题的至少之一。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种无线充电面积测试装置，包括：

发射端，用于利用电感耦合效应，由电能产生磁场；

接收端，与所述发射端产生电感耦合效应，由磁场产生电能；

机械手臂，用于抓持所述接收端；

控制器，用于控制所述机械手臂移动，以改变所述接收端与所述发射端的相对位置，从而测试不同位置的充电效率。

进一步的，还包括电源，其一端与所述发射端连接，另一端与所述控制器连接，所述控制器还用于控制所述电源为所述发射端提供不同的电压。

进一步的，还包括电子负载，其一端与所述接收端连接，另一端与所述控制器连接，所述控制器还用于获取所述电子负载中的输出电流。

进一步的，还包括示波器，其一端分别与所述发射端和所述接收端连接，另一端与所述控制器连接，所述示波器用于测试所述发射端的输入电压vin及接收端的输出电压vout。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述的无线充电面积测试装置对无线充电面积进行测试的方法，包括：

通过所述控制器控制所述机械手臂的移动，改变所述接收端与所述发射端的相对位置，进而测试不同位置的充电效率。

进一步的，通过所述控制器控制所述电源给所述发射端提供的电压，并控制所述机械手臂的移动，改变所述接收端与所述发射端的相对位置，进而测试不同功率、不同位置的充电效率。

进一步的，通过所述控制器控制所述机械手臂的移动，改变所述接收端与所述发射端的相对位置，进而测试不同位置的充电效率，包括：

设定一初始原点，将接收端移动至所述初始原点位置，通过机械手臂使所述接收端在一以所述初始原点为原点的三维坐标系的x、y、z轴方向上移动，找到x、y、z轴方向上的最大的充电效率点；

在xy平面内，以所述最大的充电效率点为基准点设定一矩形测试范围；

以矩形测试范围内的x坐标最小且y坐标最大的点为起点，通过机械手臂使所述接收端在所述矩形测试范围内沿预设轨迹按单位距离移动并测试充电效率，直至所述矩形测试范围内所有位置点均完成测试。

进一步的，通过机械手臂使所述接收端在一以所述初始原点为原点的三维坐标系的x、y、z轴方向上移动，找到x、y、z轴方向上的最大的充电效率点，包括：

在x轴方向，以所述初始原点为起点，通过机械手臂使所述接收端向x轴正方向移动第一单位距离，若充电效率升高则再向x轴正方向移动第一单位距离，若充电效率降低则向x轴负方向移动第一单位距离，以此类推；

在y轴方向，以所述初始原点为起点，通过机械手臂使所述接收端向y轴正方向移动第二单位距离，若充电效率升高则再向y轴正方向移动第二单位距离，若充电效率降低则向y轴负方向移动第二单位距离，以此类推；

在z轴方向，以所述初始原点为起点，通过机械手臂使所述接收端向z轴正方向移动第三单位距离，若充电效率升高则再向z轴正方向移动第三单位距离，若充电效率降低则向z轴负方向移动第三单位距离，以此类推。

进一步的，在通过所述控制器控制所述机械手臂的移动，改变所述接收端rx与所述发射端tx的相对位置，进而测试不同位置的充电效率之前，还包括：

将接收端固定在机械手臂上，将发射端固定在机械手臂底端；

将机械手臂通过串口与控制器连接，将电子负载、电源、示波器通过通用接口总线与控制器连接；

将电子负载与接收端的输出电压端和地线端连接，将电源与发射端连接，将示波器分别与发射端及接收端连接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明一种无线充电面积测试装置及方法至少具有以下有益效果其中之一：

(1)相比人工操作，本发明能够自动化操作，极大的提高了工作效率和智能化程度。

(2)本发明灵活性高，可以用于不同芯片的充电面积测试。

(3)本发明通过操作机械手臂带动接收端rx移动，减少了移动位置造成的偏差，提升了充电面积测试精度。

(4)本发明还可以实现测试不同功率下的充电面积。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有人工测试充电面积示意图。

图2为本发明测试装置结构示意图图。

图3为本发明测试方法流程图。

图4为本发明充电面积图形化显示图。

图5为本发明充电效率百分比对应颜色图。

图6为本发明多模式充电面积测试流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种无线充电面积测试装置，包括：

发射端，用于利用电感耦合效应，由电能产生磁场；

接收端，与所述发射端产生电感耦合效应，由磁场产生电能；

机械手臂，用于抓持所述接收端；以及

控制器，用于控制所述机械手臂移动，以改变所述接收端与所述发射端的相对位置，从而测试不同位置的充电效率。

相比人工操作，本发明能够自动化操作，极大的提高了工作效率和智能化程度，灵活性高，可以用于不同芯片的充电面积测试，而且通过操作机械手臂带动接收端rx移动，减少了移动位置造成的偏差，提升了充电面积测试精度。

在一实施例中，如图2所示，所述测试装置包括电脑(当然并不仅限于电脑)、机械手臂、接收端rx、发射端tx、rx电子负载、tx供电电源、测量设备示波器等。

所述电脑用于发送命令控制机械手臂的移动，通用接口总线(general-purposeinterfacebus，gpib)是一种设备和计算机连接的总线，所述电脑与所述电子负载、电源、示波器通过通用接口总线相连，用于设置所述电子负载的阻值，设置tx电源大小，并控制示波器，读取tx与rx电压数据。

所述机械手臂用于固定接收端rx，由此可以通过所述电脑控制机械手臂的移动来改变rx与tx的相对位置，从而在不同的位置测试充电效率。

所述电子负载与接收端rx相连，通过tx给rx供电，rx带动电子负载，即rx充当电子负载的电源，给其提供电压电流。

所述电源用于给tx供电，不同的tx提供不同的电压值。所述电源可通过电脑控制其输出，从而达到测量不同功率tx、rx的效果。

所述示波器与tx和rx端相连，用于测试输入电压vin，输出电压vout等。输入电流可以从电源中读取记录iin，输出电流从电子负载中读取，记录iout(所述电脑可以从示波器中获取vin、vout，从电源中获取iin，从电子负载中获取iout)。从而测试出输入功率、输出功率，测算出输出功率与输入功率的比值，即充电效率。充电效率＝vout*iout/(vin*iin)，vout是输出电压，iout是输出电流，vin是输入电压，iin是输入电流。

所述发射端tx通过电源给其供电，产生电感耦合效应，从而对接收端rx供电。不同方案的rx对应不同方案的tx。

所述接收端rx与tx产生电感耦合，从而产生电能，供电子负载电压，即模拟手机端充电，提供手机电能。

本公开还提供一种采用所述的无线充电面积测试装置对无线充电面积进行测试的方法，包括：

通过所述控制器控制所述机械手臂的移动，改变所述接收端与所述发射端的相对位置，进而测试不同位置的充电效率。

在一实施例中，如图3所示，本发明的充电面积测试流程如下：

1.准备好设备：电脑、机械手臂、需要测试的tx、rx、电源，电子负载、示波器等。

2.将上述设备按照图2所示系统结构连接，具体连接方式如下：

(1)将rx绑定在机械手臂上，确保rx放置水平；

(2)将tx固定在机械手臂底端，确保tx固定水平；

(3)将机械手臂用串口与电脑相连，使得电脑能够通过发送串口命令控制机械手臂；

(4)将电子负载、电源、示波器使用gpib线与电脑相连，使得电脑通过发送命令控制电子负载、电源、示波器；

(5)将电子负载连接接收端rx的vout(输出电压端)和地线；

(6)将电源接入tx，以给tx提供电源；

(7)将示波器分别连接tx与rx，以监测tx端与rx端的电压。

3.调整机械手臂位置，一般会先设一个初始原点，机械手臂移动至该点，然后在x、y、z轴(以所述初始原点为原点建立的三维xyz坐标系，考虑到接收端的结构、形状、尺寸等各不相同，该三维xyz坐标系可以为任意三维xyz坐标系，并不局限于某一三维xyz坐标系，具体可以根据实际情况设置)方向上移动，找到每个方向上最大的充电效率点。在高度z轴方向，以初始原点为起点，向上移动1mm若充电效率降低则向下移动1mm，若充电效率升高则再向上移动1mm，以此类推。x轴方向，同z轴方向，以初始点为起点，向右移动1mm，若充电效率升高，则再向右移动测试，以此类推；若充电效率降低则反向移动1mm进行测试。y轴测试同x轴测试，此处不再赘述。

4.在找到x、y、z轴三个方向的最大充电效率点之后，设置该点为更新后的原点。

5.在水平方向，以所述更新后的原点为基准点，设定x、y轴方向的移动距离(即矩形测试范围，可以根据需要适当调整矩形测试范围的大小)，以矩形的左上角为起始点(即x轴最小点、y轴最大点)开始测试充电效率，记录数据。

6.机械手臂沿着x轴由小到大的位置扫描测试每个点位的充电效率。

7.测试完一行将机械手臂向y轴负方向移动1mm再进行测试，以此类推，直到最后矩形框内所有的测试点都完成充电效率测试。

8.记录每个移动点位的充电效率，不同的效率区间以不同深度的颜色表示，颜色越深充电效率越大，颜色越浅充电效率越低。每个位置通过图形化显示之后可以更加直观的展现其充电效率。

9.若矩形框内所有的测试点充电面积测试完成，则测试结束，效果图如图4所示，图4中各颜色表示充电效率区间如图5所示、

此外，不同功率模式下(5w/10w/15w/20w)的测试流程，如图6所不：

(1)设置rx模式(5w/10w/15w/20w等)，考虑到不同接收端的功率不同，本发明可以适应性设置rx模式，由此满足对不同接收端的测试需求；

(2)对不同模式下的tx、rx加载电源；

(3)参照充电面积测试流程，移动机械手臂，测试矩形框内每个点的充电效率；

(4)记录每个移动点位的充电效率，不同的效率区间以不同深度的颜色表示，颜色越深充电效率越大，颜色越浅充电效率越低。每个位置通过图形化显示之后更加直观的显示其充电效率。

本发明采用上述移动方式进行充电面积测试，有利于满足测试时间及测试精度需求，当然本发明每次移动的单位距离并不仅限于1mm，移动的轨迹也并不仅限于实施例中的具体轨迹。

本发明采用机械手臂抓持rx，通过电脑控制机械手臂的移动，找到垂直高度、水平面上的最大充电效率位置点，以该位置点为原点，在矩形框内进行移动，分别测试不同位置的充电效率，描绘充电效率曲线，并以图形化的方式显示每个点位的充电效率，直观、便捷的查看充电效率面积图，极大提高了测试充电效率时间。通过机械臂移动rx，在测试效率方面更加精准，有效的解决了充电效率时间与精准度的问题。

至此，已经结合附图对本发明进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

当然，根据实际需要，本发明还可以包含其他的部分，由于同本发明的创新之处无关，此处不再赘述。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的所有特征以及如此发明的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中发明的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的相关设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。

此外，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。说明书中示例的各个实施例中的技术特征在无冲突的前提下可以进行自由组合形成新的方案，另外每个权利要求可以单独作为一个实施例或者各个权利要求中的技术特征可以进行组合作为新的实施例，且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

除非存在技术障碍或矛盾，本发明的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本发明的保护范围中。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本发明的限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。