關(guān)于硬件的說明主要包括兩個方面：

硬件電路設(shè)計和IDT測試。

   （1）硬件電路設(shè)計。硬件電路主要包括主控電路，檢測電路，無線通信電路，顯示電路，主控板供電電路。主控芯片采用STM32F103系列芯片，既能夠滿足開發(fā)要求且價格比較便宜。檢測電路主要用來檢測無線充電各種狀態(tài)參數(shù)，基本的參數(shù)有電流，電壓，溫度等，需要通過計算得出的參數(shù)有時間，充電量等。顯示電路的設(shè)計主要是為了在設(shè)備端能夠清楚的了解充電電流，電壓，功率等基本參數(shù)，及時調(diào)整接收設(shè)備位置，使得充電效率可以達(dá)到最高。無線通信電路主要完成設(shè)備與云端的數(shù)據(jù)交互和指令的穿透。主控板供電單獨(dú)采用鋰電池供電，并且可以通過適配器對鋰電池直接進(jìn)行充電。圖1為所設(shè)計電路板，圖2系統(tǒng)框圖。（詳細(xì)說明見附件文檔）（本項(xiàng)目采用的是IDT 5W無線充電開發(fā)套件）

圖1 主控電路圖

圖2 系統(tǒng)框圖

IDT測試。IDT 5W測試部分是在剛剛收到板子的進(jìn)行的，其中包括穩(wěn)定性和充電效率的測試。穩(wěn)定性的測試主要有三方面的內(nèi)容，其一，對充電套件發(fā)射端與接收端的響應(yīng)時間進(jìn)行測試，結(jié)論是：如果是在兩個模塊能夠建立通信距離以內(nèi)，那么接收端的響應(yīng)時間小于1秒。

其二，對充電距離進(jìn)行測試，可知，在發(fā)射端與接收端未建立通信之前，兩者之間的距離不能超過5mm，如果兩者之間已經(jīng)形成能量傳遞關(guān)系，那么它們之間最大距離為10mm，否則能量傳輸將會中斷。其三對充電時間的測試，在進(jìn)行連續(xù)兩個小時的充電過程中，充電套件沒有發(fā)生故障，并且線圈也沒有明顯發(fā)熱現(xiàn)象。 關(guān)于效率的測試，影響充電效率的因素有很多，比如線圈的粗細(xì)，接收端與發(fā)射端之間的距離，接收線圈與發(fā)射端線圈相對位置，能量信號的頻率等等。我們只進(jìn)行了IDT配套線圈，且滿足發(fā)射端與接收端的距離與位置關(guān)系進(jìn)行測試的，可以得出最大的效率為82%，通常能維持在75%到80%（此處數(shù)據(jù)僅僅是通過測量接收端電流電壓和供電端電流電壓進(jìn)行計算的，沒有考慮發(fā)射板接收板自身的功耗）。圖2為IDT測試圖。

圖2 IDT測試圖

軟件部分的開發(fā)分為兩個部分，第一部分是主控電路的程序設(shè)計，主要包括ADC采集，溫度采集，顯示程序，無線通信程序以及相關(guān)算法等。該部分的軟件開發(fā)主要應(yīng)用Keil進(jìn)行主控代碼的編寫，其最為核心的內(nèi)容為硬件采集數(shù)據(jù)的上傳和手機(jī)APP控制信號的下傳。用到的算法有濾波算法，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換算法等，圖3為主控程序流程圖。（代碼如果有需要可以開源）

圖3 主控流程圖

第二部分為手機(jī)APP的開發(fā)。旨在開發(fā)出一款無線充電專用測控端APP，能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測。所用到的開發(fā)軟件為安卓studio。安裝環(huán)境后，設(shè)計好界面，調(diào)用云平臺的SDK開發(fā)包進(jìn)行開發(fā)。圖4，圖5為手機(jī)APP主界面。

對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，并演示設(shè)備效果。圖6和圖7為設(shè)備調(diào)試過程，圖8為所設(shè)計的整個設(shè)備外觀。

圖6 設(shè)備調(diào)試

圖7 設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測調(diào)試

 圖8 所設(shè)計無線充電設(shè)備主體結(jié)構(gòu)

圖9   應(yīng)用到“智能家居”中的效果圖

視頻演示

視頻地址：http://v.youku.com/v_show/id_XMzEwNDA2MjE4MA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

基于云平臺的無線充電狀態(tài)測控系統(tǒng)研究.pdf