本实用新型属于新能源发电利用领域，具体涉及一种基于水涡流动力的便捷式智能无线充电仪。
背景技术：
随着经济的快速发展，化石能源消耗量持续增加，能源作为人类生存、发展的基础，正在不断枯竭。人类正面临着日益严重的能源短缺和环境破坏问题，全球气候变暖已成为国际关注的热点。为了有效保护人类赖以生存的环境、应对能源紧缺、保障能源供应，当前国际社会将大力发展清洁能源和可再生能源作为重要发展方向。发展清洁能源和可再生能源有利于保障能源安全、促进环境保护、减少温室气体排放、实现国民经济可持续发展。
水力发电是清洁能源和可再生能源的一个重要组成部分。对水利工程的开发建设具有多层次的能源建设功能，是对水利资源的综合利用，同时能够较好地促进河流的综合治理，有利于进一步发展清洁和可再生的能源。但长期以来，人们往往建造大坝以使江河形成一定的水位落差，再利用这样形成的水头势能发电，从而多数水流平缓的区域及其水的动能被忽视了，江河水流速度虽然较慢，但同样蕴含着巨大能量，若能有效利用这类能量将有效缓解能源危机。
进入21世纪信息化时代以后，随着电子设备功能越来越强，其耗电量也随之增长。但是电池技术的发展却没有跟上电子设备发展的脚步，手机等一些随身设备没电可能是最大的烦恼之一。因此，不管是户外骑行、远足还是露营，移动电源已成为一种标准配置设备，可是如果移动电源也没电了呢。于是人们开始考虑如何充分利用野外环境资源实时发电，从而便捷式发电装置应运而生。目前在野外，比较常见的便携式发电装置大多利用太阳能发电，但这种发电装置往往受天气影响较大。考虑到水是自然界中最环保和可靠的发电媒介之一，便捷式水力发电装置将是户外运动爱好者不错的选择。本实用新型涉及的一种基于水涡流动力的便捷式智能无线充电仪，利用自然界潺潺流动的水流，通过水动力涡轮发电、电量检测处理、充电管理、无线充电发射等各部分的软硬件设计，实现对手机、iPad等小型设备无线充电，为户外运动者可靠用电提供保障。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种基于水涡流动力的便捷式智能无线充电仪。
本实用新型由水涡轮叶片、水涡轮发电机、电压测量电路、电流互感电路、处理器电路、多级稳压电路、电参数信息指示电路、多模式充电管理电路、锂电池组、电量检测电路、电压转换电路、无线充电发射电路、无线充电发送线圈组成。水涡轮叶片与水涡轮发电机转轴连接，水涡轮发电机的输出与电压测量电路、电流互感电路、多级稳压电路电源连接。电压测量电路、电流互感电路与处理器电路信号连接，处理器电路与多级稳压电路、电参数信息指示电路信号连接。多级稳压电路与多模式充放电管理电路电源连接，多模式充放电管理电路与无线充电发射电路、锂电池组电源连接。无线充电发射电路与无线充电发射线圈电源连接。锂电池组与电量检测电路、电压转换电路电源连接。电量检测电路与处理器电路信号连接，电压转换电路与处理器电路电源连接。
所述的水涡轮叶片在水流作用下转动，带动水涡轮发电机转子转动，实现水流动能到电能的转换。
所述的电压测量电路用于测量水涡轮发电机发出的电能电压并传递给处理器电路。
所述的电流互感电路将水涡轮发电机输出电流转换成电压信号并传递给处理器电路进行处理并显示。
所述的处理器电路处理电压检测和电流互感电路的输出值，将结果通过电参数信息指示电路进行显示，并根据电压测量值控制多级稳压电路的稳压值。
所述的电参数信息指示电路显示发电机输出的电压电流值以及锂电池的电量信息。
所述的多级稳压电路将发电机发出的不稳定电压进行稳压。
所述的锂电池组作为储能装置储存发电机发出的电能，作为锂电池放电模式下无线充电的电源，同时是处理器电路的工作电源。
所述的电压转换电路将锂电池组提供的电压转换成单片机的工作电压。
所述的电量检测电路检测锂电池的电量水平并输出给处理器电路处理。
所述的无线充电发射电路将电能转换成交流电流，再经无线充电发射线圈，通过电磁感应，在无线充电接收线圈中产生感应电流，从而将能量从发送端输出到接收端，实现无线充电。
相比较于背景技术，本实用新型的有益效果：提供了一种更方便可靠的户外供电方式，利用无污染、可再生的江河水流动力，结合Qi无线充电技术和多模式充电管理，实现水动能到电能的转换并用于小型用电设备和锂电池的充电，确保了即使在短时没有江河水流的情况下也能实现便捷的智能无线充电，为户外用户可靠供电提供了强有力的保障。
附图说明
图1为本实用新型涉及的智能无线充电仪的使用示意图；
图2 为本实用新型涉及的智能无线充电仪的结构框图；
图3为本实用新型涉及的智能无线充电仪的系统工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型涉及的智能无线充电仪主要用于江河湖泊等有水源的地方，主要功能是将江河湖泊等缓缓流动的水流动力转换成电能供给小型设备和锂电池充电。只要有缓缓流动的水流，就可以把智能无线充电仪的水涡轮叶片和水涡轮发电机至于水流中，水流动能就可以转换成电能，通过电缆线传到岸上充电装置，用户可以根据实际情况，通过工作模式选择，实现对设备或锂电池的可靠充电。除此之外，在短时没有江河等水流资源情况下，可以依靠锂电池组供电给用户设备，确保用户可靠用电。
如图2所示，本实用新型由水涡轮叶片、水涡轮发电机、电压测量电路、电流互感电路、处理器电路、多级稳压电路、电参数信息指示电路、多模式充电管理电路、锂电池组、电量检测电路、电压转换电路、无线充电发射电路、无线充电发送线圈组成。水涡轮叶片与水涡轮发电机转轴连接，水涡轮发电机的输出与电压测量电路、电流互感电路、多级稳压电路电源连接。电压测量电路、电流互感电路与处理器电路信号连接，处理器电路与多级稳压电路、电参数信息指示电路信号连接。多级稳压电路与多模式充放电管理电路电源连接，多模式充放电管理电路与无线充电发射电路、锂电池组电源连接。无线充电发射电路与无线充电发射线圈电源连接。锂电池组与电量检测电路、电压转换电路电源连接。电量检测电路与处理器电路信号连接，电压转换电路与处理器电路电源连接。
所述的水涡轮叶片在潺潺流动的水流作用下转动，带动水涡轮发电机转子转动，实现水流动能到电能的转换，发电机输出的电压和电流随水流流速的变化而变化，水流流速快，则发电机转子转动快，发电机输出的电压和电流高，水流流速慢，则发电机转子转动慢，发电机输出的电压和电流低。水涡轮叶片直径长达25cm，可以产生较大的动力。
所述的电压测量电路用于测量水涡轮发电机发出的电能电压并输出给处理器电路。电压测量电路采用电压互感器实现电压的转换，将较高电压转换成较低电压，通过限幅等保护措施后实现与处理器电路接入测量。
所述的电流互感电路将水涡轮发电机输出电流转换成小电流并输出给处理器电路进行处理并显示。电流互感电路采用电流互感并放大的处理方式，然后将电流信号转换为电压信号，实现与处理器电路的接入测量。
所述的处理器电路处理电压检测和电流互感电路的输出值，将电压电流等测量数据通过电参数信息指示电路进行显示，并根据电压测量值控制多级稳压电路的稳压值。
所述的电参数信息指示电路显示发电机输出的电压电流值以及锂电池的电量信息，主要包括电压、电流、电池剩余电量等信息。
所述的多级稳压电路考虑到发电机输出的电压随水流流速的变化而变化，通过设计多级稳压电路将发电机发出的不稳定电压通过稳压电路稳压，保证后续电路正常工作，具体过程是发电机根据电压测量电路的测量值确定稳压值控制量并输出给多级稳压电路，根据这个稳压值将发电机输出的电压稳定在该稳压值上，保证后续电路的正常稳定工作。
所述的多模式充放电管理电路有3种工作模式，分别是无线直充模式、锂电池充电模式和锂电池放电模式。当多模式充放电管理电路工作在无线直充模式时，发电机发出的电能通过充放电管理电路直接供给无线充电发射电路和无线充电发送线圈，不对装置的锂电池进行充电，该工作模式在发电机有电能输出且用户着急用电的情况，往往边用边充；当多模式充放电管理电路工作在锂电池充电模式时，发电机发出的电能直接对锂电池进行充电，该工作方式下发电机机端有电能输出，主要完成对充电仪的锂电池组进行充电储能，在江河水流资源丰富的区域储存足够的电能到锂电池组，以备不时之需；当多模式充放电管理电路工作在锂电池放电模式时，锂电池储存的电能通过充电管理电路供给无线充电发射电路和无线充电发射线圈，置于用户设备内的无线充电接收线圈接收电能，实现无线充电过程，该模式主要用于暂时没有江河水流资源或者水流速度过小使得发电机没有输出电能且用户设备又需要充电的情况。多模式充电管理确保了用户可靠持久的供电。
所述的锂电池组作为储能装置储存发电机发出的电能，作为锂电池放电模式下无线充电的电源，同时是处理器电路的工作电源。所述的电压转换电路将锂电池组提供的电压转换成单片机的工作电压。所述的电量检测电路检测锂电池的电量并输出给处理器电路处理显示。锂电池组由10节并联的18650锂电池组构成，提供高达35000mAh的存储容量。
所述的无线充电发射电路将电能转换成一定频率的交流电流，再经无线充电发射线圈，通过电磁感应，在无线充电接收线圈中产生感应电流，从而将能量从发送端输出到接收端，实现无线充电。接收端由具有Qi无线充电功能的手机实现，也可以由Qi无线充电接收电路转成USB接口给手机等移动设备充电。
如图3所示，本实用新型涉及的基于水涡流动力的便捷式智能无线充电仪的系统工作流程如下：系统启动并完成初始化后，自动读取发电机端的电压电流值进行显示，并判断发电机是否输出电流电压，如果无电压电流则检测锂电池电量并显示，继而判断锂电池是否有足够电量，如果有足够电量则启用锂电池给用户设备充电，并监测发电机输出端电压电流值，以确保及时调整供电方式；如果没有足够电量则进行低电量报警指示，并实时监测发电机输出端电压电流值，保证根据实际情况及时调整充电方式，确保可靠供电；如果发电机有电压电流输出，则根据测得的电压值选定稳压控制值确定稳压等级；接着判别充放电管理模式，首先判断是否是无线直充模式，如果是无线直充模式，则充电仪利用发电机发送的电能直接供设备充电；否则充电仪利用发电机发送的电能给锂电池充电；同时充电过程中系统实时监测发电机输出端电压电流值以保证及时调整充电方式，确保可靠供电，直到系统程序断电结束。
综上，本实用新型考虑利用潺潺流动的水动能，设计一款基于水涡流动力的便捷式智能无线充电仪，通过发电机电压电流检测电路、多级稳压电路、多模式充放电管理电路、电量检测处理电路、无线充电发射电路等各部分的设计，实现将缓慢流动的水动能转换成电能，用于对手机、iPad等小型设备或者锂电池组进行充电，并能实时显示锂电池电压电量等信息，方便快捷，又非常环保。本实用新型的技术指标如下：
（1）水涡轮叶片直径：25cm；
（2）水涡轮发电机输出电压：6V-50V；
（3）系统总功率：≥5W；
（4）锂电池存储容量：35000mAh；
（5）无线充电标准：Qi；
（6）充电效率：≥80%。