一種實(shí)現(xiàn)盲插拔及智能脫離的充電接口

范超群　曹麗珍　仝媛媛　張睿崇

摘 要：根據(jù)電磁定律，兩個(gè)平行放置的線圈中若通上同方向的電流，會產(chǎn)生吸引力，反之，產(chǎn)生排斥力。線圈的一面產(chǎn)生南極磁場，另一面北極磁場。如上所說的兩個(gè)線圈，正好是一個(gè)線圈的南極對著另一個(gè)的北極，產(chǎn)生吸引。這就是磁鐵“同性相斥、異性相吸”的理論來源。本案例是利用磁鐵的這一性能的一個(gè)典型案例。

關(guān)鍵詞：移動設(shè)備 充電 智能脫離

引 言

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，各種通過充電電池供電的移動設(shè)備進(jìn)入大眾的視野，帶來的方便和快捷。但目前的給移動設(shè)備充電和數(shù)據(jù)連接時(shí)，卻存在諸多不便，甚至有安全隱患。例如，充電時(shí)需要拿好對應(yīng)的數(shù)據(jù)公母接頭，小心地插入，以免傷及接口或插偏。另外電器充滿電后，充電器還是連著移動設(shè)備，極易引起安全隱患。

一、盲插拔及智能脫離的充電接口工作原理

盲插拔及智能脫離的充電接口裝置包括充電接口母座以及與接口母座配合后實(shí)現(xiàn)充電功能的接口公座，接口母座的左右兩側(cè)均對稱設(shè)有旋轉(zhuǎn)后改變磁鐵磁性的磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置，在接口公座的左右兩側(cè)均設(shè)有磁鐵，且磁鐵的N極朝外。磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置與第一磁鐵默認(rèn)對應(yīng)的磁性為S極。接口公座的每一個(gè)管腳的定義和接口母座的每個(gè)管腳的定義是一一對應(yīng)的。

磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置的組成結(jié)構(gòu)包括固定架以及設(shè)于固定架內(nèi)的磁鐵旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。磁鐵旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)包括控制器、微電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸以及設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)的中央磁鐵等，控制器的兩個(gè)信號檢測端分別與第一檢測點(diǎn)Ua、第二檢測點(diǎn)Ub連接，而控制器的輸出端與微電機(jī)連接，而微電機(jī)的輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸連接。在磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置上連接有控制磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)的電流檢測裝置，電流檢測裝置包括電阻、智能終端的電池、智能終端中的充電電路，電阻連接在電池的輸出端與充電電路的輸出端之間，其中電阻R與充電電路的輸出端的連接點(diǎn)作為第一檢測點(diǎn)Ua，電阻R與電池的輸出端的連接點(diǎn)作為第二檢測點(diǎn)Ub，且第一檢測點(diǎn)Ua與第二檢測點(diǎn)Ub連接磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置的控制端輸入端。

當(dāng)充電時(shí)，只需要將公座大致對準(zhǔn)母座，此時(shí)由于磁鐵的默認(rèn)狀態(tài)處于S極狀態(tài)，且在公座的左右各固定了一個(gè)N極朝外的第一磁鐵，因此當(dāng)公座靠近母座時(shí)，由于磁鐵的N極、S極異性相吸的特性，用戶不用刻意對準(zhǔn)確準(zhǔn)移動設(shè)備母座接口，就能近距離內(nèi)將公座吸入到母座中，從而使移動設(shè)備母座的接口與移動設(shè)備公座的接口相互連接，實(shí)現(xiàn)充電的功能。充電功能啟動的同時(shí)電流檢測電路開始工作，磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測Ua 和Ub兩點(diǎn)電壓，由公式：I=（Ub- Ua）/R可以得到充電電路的充電電流，當(dāng)電流小于某一門限值，磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置控制內(nèi)部的磁鐵旋轉(zhuǎn)改變磁鐵的極性，使得移動設(shè)備母座處的磁鐵N極面向移動設(shè)備公座中第一磁鐵的N極，由于磁鐵的N極N極同性相斥特性，自動把移動設(shè)備公座彈開，從而斷開充電電路。

為了實(shí)現(xiàn)真正的盲插效果，在移動設(shè)備母座上自定義有若干母座接口，在移動設(shè)備公座上自定義有上下分布的公座接口，且移動設(shè)備公座中上排公座接口從左到右各個(gè)引腳定義的名稱與移動設(shè)備公座中下排公座接口從右到左各個(gè)引腳定義的名稱一致，即引腳的定義按照中心對稱型設(shè)計(jì)。這樣，不論公座正插還是反插，插入母座后，公座的每個(gè)引腳的定義和母座的每個(gè)引腳的定義一一對應(yīng)，保證了數(shù)據(jù)接口的物理功能，在人口老齡化趨勢下，上述的設(shè)計(jì)可以讓用戶輕松地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，而不用擔(dān)心是否連接到位，從而享受這一過程。

二、應(yīng)用實(shí)例說明

如圖1、圖2、圖3所示，該實(shí)施例所描述的智能終端盲插拔接口裝置，包括移動設(shè)備母座1以及與移動設(shè)備母座1配合后實(shí)現(xiàn)充電模式的移動設(shè)備公座2，在移動設(shè)備母座1的左右兩側(cè)均對稱設(shè)有旋轉(zhuǎn)后改變內(nèi)部磁鐵磁性的磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3，在移動設(shè)備公座2的左右兩側(cè)均設(shè)有第一磁鐵，且該第一磁鐵的N極朝外，磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3與第一磁鐵默認(rèn)對應(yīng)的磁性為S極，移動設(shè)備公座2的每一個(gè)引腳的定義和移動設(shè)備母座1的每個(gè)引腳的定義是一一對應(yīng)的。在磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3上連接有控制磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3旋轉(zhuǎn)的電流檢測裝置4，該裝置包括電阻R、智能終端的電池5、智能終端中的充電電路6，上述的電阻R連接在電池5的輸出端與充電電路6的輸出端之間，其中電阻R與充電電路6的輸出端的連接點(diǎn)作為第一檢測點(diǎn)Ua，電阻R與電池5的輸出端的連接點(diǎn)作為第二檢測點(diǎn)Ub，且第一檢測點(diǎn)Ua與第二檢測點(diǎn)Ub連接磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3的控制端輸入端。

上述的設(shè)計(jì)，當(dāng)需要給移動設(shè)備進(jìn)行充電時(shí)，只需要將移動設(shè)備公座2對準(zhǔn)母座，此時(shí)由于移動設(shè)備母座1左右各固定了一個(gè)磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3，而且內(nèi)部磁鐵的默認(rèn)狀態(tài)都處于S極狀態(tài)，而且在移動設(shè)備公座2的左右各固定了一個(gè)第一磁鐵，且該第一磁鐵的N極固定朝外，因此當(dāng)移動設(shè)備公座2靠近移動設(shè)備母座1時(shí)，由于磁鐵的N極、S極異性相吸的特性，使得用戶不用刻意去對準(zhǔn)移動設(shè)備母座1接口，從而使得移動設(shè)備公座2在磁鐵15的磁力作用下，在近距離內(nèi)將移動設(shè)備公座2吸入到移動設(shè)備母座1中，從而使得移動設(shè)備母座1的接口與移動設(shè)備公座2的接口相互連接，從而實(shí)現(xiàn)充電的功能，此時(shí)電流檢測電路開始工作，磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3的控制端實(shí)時(shí)監(jiān)測Ua 和Ub兩點(diǎn)電壓，由公式：I=（Ub- Ua）/R可以得到充電電路6的充電電流，當(dāng)電流小于某一門限值，磁鐵旋轉(zhuǎn)裝置3控制內(nèi)部的磁鐵旋轉(zhuǎn)改變磁鐵的極性，使得移動設(shè)備母座1處的磁鐵N極面向移動設(shè)備公座2中第一磁鐵的N極，由于磁鐵的N極與N極同性相斥特性，自動把移動設(shè)備公座2彈開，從而斷開充電電路6，綜上所述，上述設(shè)計(jì)可以用于手機(jī)、PAD、電腦等各種需要數(shù)據(jù)線插拔的場合，同時(shí)具有自動斷電彈出裝置，避免移動設(shè)備過充問題，提高電池使用壽命，并且該數(shù)據(jù)接口裝置易于標(biāo)準(zhǔn)化，以替代當(dāng)前各種數(shù)據(jù)接口。

結(jié)束語

移動設(shè)備電池充滿電后自動脫離這一功能可以避免因過充引發(fā)的電池爆炸、火災(zāi)等問題。

該技術(shù)中的電池也可以考慮采用電磁鐵，通過控制電磁鐵線圈匝數(shù)、電流強(qiáng)度等控制電磁鐵的磁性強(qiáng)弱，從而控制電池鐵的吸引和退出力度。隨著新能源汽車的推廣普及和充電樁的不斷增加，該技術(shù)也可以在這些場合加以應(yīng)用，從而提升綠色能源的使用安全性。

參考文獻(xiàn)

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