聚豐項目 > 消防員終端嵌入式無線充電設(shè)計
消防員終端包含的內(nèi)容很多，呼救器即是消防員目前進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場必須攜帶的一個終端設(shè)備，此項目以目前已有產(chǎn)品（消防員呼救器）為基礎(chǔ)，就可充電電池的無線充電做一方便用戶使用的更改設(shè)計，當(dāng)然對于所有便攜式設(shè)備的能量供應(yīng)也都能如此應(yīng)用。（本項目采用的是IDT 5W無線充電開發(fā)套件）
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團隊成員
謝振 經(jīng)理
火災(zāi)與消防是一個非常古老的命題, 在各類自然災(zāi)害中，火災(zāi)是一種不受時間、空間限制，發(fā)生頻率很高的災(zāi)害。這種災(zāi)害隨著人類用火的歷史而伴生；以防范和治理火災(zāi)的消防工作（古稱“火政”），也就應(yīng)運而生。我國有文字以來，就有火災(zāi)記錄。 事實上，文字出現(xiàn)之前，先民們早已遭到火災(zāi)的焚掠，為了生存的需要，我們的祖先早就開始了防范和治理火災(zāi)的消防工作。面對防范和治理火災(zāi)，古代的思想家、政治家、法家和史家，則一向十分看重， 春秋早期在齊國任宰相并使齊國富強起來，一躍成為春秋“五霸”中第一位“霸主”的政治家管仲，他就把消防作為關(guān)系國家貧富的五件大事之一，提出了“修火憲”的主張；春秋晚期儒家的創(chuàng)始人孔子，是我國歷史上最著名的思想家，他所作的《春秋》及其后世門人所撰的《左傳》，記載了火災(zāi)23次，數(shù)量之多，居所記各類災(zāi)害的前列，開了國史記載火災(zāi)的先河。
今天，隨著經(jīng)濟、社會的發(fā)展，火災(zāi)也隨之增加，而消防治理、消防技術(shù)又都與時俱進(jìn)，不斷發(fā)展。 數(shù)千年的人類歷史證明，消防是世界文明進(jìn)步的產(chǎn)物，社會愈頻繁，防范和治理火災(zāi)的消防工作愈顯重要,中國政府對于消防的強制性政策和法規(guī)的制定實施和監(jiān)督力度前所未有，各級政府和部門對于消防的支持力度明顯加大，消防經(jīng)費投入大幅增加，消防產(chǎn)品的需求日益增長，消防已形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)，而其中消防員裝備占極大的市場份額，這些裝備的能源均為電池供電，有的是一次性電池，有的是可充電電池，都是有線充電模式，在一個只有幾個人的微型消防站中，消防員終端僅消防員呼救器的充電就是如圖(一)的情形，雜亂無章，緊急情況時不能快速地投入工作中，對于多個設(shè)備的充電更是如此。
(圖一)雜亂無章的消防員呼救器充電現(xiàn)場
而使用無線充電方式就簡單可靠得多，如圖（二）所示。當(dāng)然如做一個一體化的消防站無線充電臺，將更是漂亮簡潔、方便設(shè)備的充電使用。這也是很容易的事情，只要根據(jù)消防員便攜裝備（這里是呼救器）需無線充電的設(shè)備數(shù)量一一對應(yīng)加上充電模塊即可。設(shè)備平常就放在無線充電發(fā)送端上，使用時拿走即可。消防員終端包含的內(nèi)容很多，呼救器即是消防員目前進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場必須攜帶的一個終端設(shè)備，此項目以目前已有產(chǎn)品（消防員呼救器）為基礎(chǔ)，就可充電電池的無線充電做一方便用戶使用的更改設(shè)計，當(dāng)然對于所有便攜式設(shè)備的能量供應(yīng)也都能如此應(yīng)用。
(圖二)消防員呼救器無線充電現(xiàn)場
一． 產(chǎn)品概述
該消防員呼救器技術(shù)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB27900-2011《消防員呼救器》?？沙潆?，配有充電短路保護(hù)的充電箱，具有防水、防爆、耐擠壓、耐高低溫等性能。
1．符合《消防員呼救器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。具有時實溫度顯示功能，當(dāng)外界溫度高于80℃時，提示消防員撤出火場，呼救器兩側(cè)具有專業(yè)照明鍵，呼救器可當(dāng)臨時照明燈使用。
2.方位燈功能：方位燈亮度為1.52×105cd/㎡，可視距離很遠(yuǎn)（約2000米）。
3.連續(xù)開機時間大于12小時。預(yù)報警聲響強度：≥85db(1m遠(yuǎn))，強報警聲響強度：≥100dB(3m遠(yuǎn))。
4.具有與空呼系統(tǒng)配套的計時功能
5.具有良好的防水防爆性能 ，呼救器在1米深水中放置2小時無滲漏、水氣等現(xiàn)象；呼救器自由落體1.2米4次無損壞，不影響正常使用。
6.可充電電池供電。
二．充電電路工作原理
見圖（三），使用可充電電池提供能源，每一設(shè)備內(nèi)均有各種保護(hù)功能的智能充電電路，外配有一個直流穩(wěn)壓電源（俗稱手機充電器）。充電時，恒流充電，即電流一定，而電池電壓隨著充電過程逐步升高，當(dāng)電池端電壓達(dá)到4.2V(±50mV),改恒流充電為恒壓充電，即電壓一定，電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小，最后轉(zhuǎn)入涓流充電，從而保護(hù)電池不受傷害。
圖(三)有線充電方框圖
三．充電部分整改方案
從產(chǎn)品概述中可看出，工作時呼救器的耗電量是較大的，特性1、2、3中高亮度照明燈和高分貝報警器這兩項消耗大量的能量，由于這種產(chǎn)品在火災(zāi)現(xiàn)場使用，使用率不高但需要隨時保證電量充足，因此如何保證充電安全及方便隨時使用是該產(chǎn)品能否成功的關(guān)鍵因素。
原產(chǎn)品是經(jīng)過長期現(xiàn)場考驗的成熟產(chǎn)品,實際效果滿足現(xiàn)場需要,所配鋰離子電池容量為550mAh,開始充電時為接近1C的高倍率恒流充電，1個多小時即可充滿。
為了測試驗證IDT 5W無線充電套件模塊,在呼救器內(nèi)部充電保護(hù)電路單元做了一些改動,另外加了兩檔充電恒流源(接近0.5C和接近0.25C兩檔),電路方框圖見圖(四)。
圖(四) 無線充電方框圖
不涉及到軟件
人為改變恒流輸出時的測試圖如下:
充電電流為0.47A(接近1C)時，無線充電模塊的接收端輸出電壓為4.874V，見(圖五) 無線充電測試1。
(圖五) 無線充電測試1
改變充電電流為一半時即為0.24A(接近0.5C)時，無線充電模塊的接收端輸出電壓為5.053V，見(圖六) 無線充電測試2。
(圖六) 無線充電測試2
繼續(xù)降低充電電流為0.19A(接近0.25C)時，無線充電模塊的接收端輸出電壓為5.119V，見(圖七) 無線充電測試3。
(圖七) 無線充電測試3
涓流充電充電電流為0.64uA時，無線充電模塊的接收端輸出電壓為5.252V，見(圖八) 無線充電測試4。
(圖八) 無線充電測試4
涓流充電充電電流為0.06uA時，無線充電模塊的接收端輸出電壓為5.296V，見(圖九) 無線充電測試5。
(圖九) 無線充電測試5
經(jīng)過實測, IDT 5W無線充電套件模塊供電穩(wěn)定,在所用的最大輸出范圍內(nèi)長時間輸出時用手觸摸TX模塊和RX模塊沒有明顯發(fā)熱的感覺,后取消中間兩個輸出的恒流源恢復(fù)原內(nèi)部充電電路,與外接有線電源同時測試設(shè)備進(jìn)行比較, 經(jīng)過反復(fù)長時間測試兩種供電特性沒有差別,都能夠很好滿足這個項目供電使用要求。
四．總結(jié)
我們知道，任何一個成功的產(chǎn)品最重要的因素就是安全、效率以及成本，無線充電技術(shù)的發(fā)展已解決了這幾個問題，安全問題，用戶使用便捷性問題，成本問題等等都已不成問題, 無線充電市場的巨大潛力將很快被強力的市場需求引爆。
經(jīng)過我們的親身測試，我們感覺IDT無線充電模塊(5W)質(zhì)量非常好，容錯性、安全可靠性、穩(wěn)定性都是很好的，自拿到模塊后一直通電，這兩個月來環(huán)境溫度變化很大，但其性能很穩(wěn)定，RX板輸出端短接好幾次都能很正常工作。邀請我們產(chǎn)品的客戶現(xiàn)場觀看，也都是很贊賞，都覺得很有實用價值，都愿意使用這種產(chǎn)品。
這兩個月來的測試和設(shè)計，使我們有信心使用IDT的無線充電產(chǎn)品，有信心IDT Inside的產(chǎn)品肯定能夠取得巨大的成功。下一步將把IDT的無線充電產(chǎn)品全面發(fā)展運用到消防員終端設(shè)備上，手持萬用表上，以及其它不同類別的便攜式產(chǎn)品中。
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