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无线信标使用说明

讯享网

 

§00 注意事项

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● 使用无线节能信标灯时注意：

• 请远离个人带有磁性或者线圈的物品，如公交卡，银行卡、NFC 等有感应的物品，以免造成损坏；
• 请远离金属物品，避免影响磁场导致充电效率降低；
• 智能车铺设线圈时请避开赛道下面的金属物品。
• 信标控制器配套电源为7.5V/1A，接电时应注意，插错必烧！！！
• 发射器需要先焊接好发射线圈，再接DC24V/5A电源；
• 严禁使用不接负载的接收线圈测试发射器，容易烧坏发射器；
• 在工作过程中，如果发射线圈断开，此时应立即断电；
• 无线发送频率为150kHz，功率发送限制为50W（按照功率传输效率70%计算）。

 

一、无线充电发射器接口

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^{▲ 图1 无线充电发射器接口功能图}

  1. 工作电源：发射器配套电源为 24V/5A，信标系统调试过程中可将发射器连接配套电源或者数字可调电源。

  2. 数字可调电源：信标发射器所烧固件限制功率为72W。当电源接24V情况下，电流最大可以达到3A。禁止用不接负载的接收线圈测试发射器。

  3. 外部发射线圈规格：推荐使用龙邱配套的直径约为2mm的多股纱包线绕制成直径约200mm的线圈，绕制9匝。感抗约为29uH。

^{▲ 图2 数字可调电源操作按钮}

^{▲ 图3 发射线圈和接收线圈基本参数}

  4. 推荐配套接收线圈规格：接收线圈使用直径约为 2mm 的多股纱包线绕制成，内径约 70mm 外径约100mm 的空心线圈，绕制 10匝。电感约为 13.8uH。请大家根据发射器参数自主设计接收端谐振电路。

 

二、无线充电控制器接口

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^{▲ 图4 无线充电控制器功能图}

  1. 工作电源：控制器配套电源为 7.5V/1A，每次接电源时务必注意，严禁接错；
  2. USB接口：使用配套USB线连接电脑和控制器接口，使用上位机配置控制器参数。
 

三、信号灯罩与发射器保护罩

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^{▲ 图5 发射器保护罩（左），信号灯罩（右）}

  1. 信标灯灯罩；信标灯灯罩为扁平状，直径260mm,高度15mm,采用亚克力材质。设有螺丝孔和出线缺口，灯罩为易碎材质，使用时应避免重压。

  2. 发射器外罩；发射器保护罩直径285mm,高度为20mm。采用塑料材质，使用时将灯罩覆盖在发射器上，用于保护发射器，避免其受到车的冲撞。可以用胶带固定在赛道上。

^{▲ 图6 发射器保护罩以及信标灯罩安装示意图}

四、接线说明

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1、无线充电发射器操作说明

  无线充电发射器电源口接配套的24V/5A电源，首灯信标驱动发射器与信标控制器通过XH2.54-4P双头同向排线相连，信标灯和信标驱动发射器使用PH2-8P同向排线相连，接通后信号灯会闪烁，同时发出无限功率信号。灯板上装有霍尔传感器，检测到磁铁信号灯会灭。次灯和首灯之间使用XH2.54-6P同向排线连接，排线接在首灯信标控制板的控制出端口和次灯信标控制板的控制进端口，后面的灯都是按此方式串联。通过信标控制器控制亮灯和无线充电，完成对节能信标车的引导和无线充电。

  信标在点亮后同时会发送高频无线功率信号和红色、红外灯光用于导引车模前往。红外光波长为850纳米，红光闪烁频率为40KHz.发送的高频无线信号通过电磁谐振为节能车模充电，也可以作为引导信号实现寻灯。无线充电发射器输出功率70W/150KHz。发射线圈直径约200mm，有效感应范围为线圈内及周边水平50mm，上下100mm范围。越靠近线圈中心位置，接收功率越大。车模充电包含两种情形：

  （1）信标处于亮灯状态，同时发射线圈发送无线电能。赛车进入发射线圈上方后，车模开始接受电能。车载磁铁触发信标灯内霍尔元件，本地的信标灯灭，下一个信标灯亮。当车模离开信标灯后，霍尔元件检测不到磁铁，本地的发射线圈不再发送无线功率信号。

  （2）信标处于灭灯状态，发射线圈不发送无线电能。赛车进入发射线圈上方，车载磁铁触发信标灯内霍尔元件，发射线圈开始发送无线功率信号，车模进行充电。当车模离开信标灯后，霍尔元件检测不到磁铁，发射线圈不再发送无线电能。

  下图显示了信标灯连接关系。灯的顺序是按照距离控制器连接顺序而定的。下图中的下方的控制器为第一个灯的控制器，上面的控制器为第二个控制器。

^{▲ 图7 无线充电发射器第一个灯与第二个灯连接图}

2、无线充电控制器操作说明

  裁判系统/信标控制器使用配套的7.5V/1A电源（套件发出时电源已经插好，严禁插错！）上电后，控制器指示灯亮，屏幕显示连接信标灯个数（Detector）、触发阈值（Thresold）、触发死区时间（Deadtime）。按键RST控制复位、按键K1控制顺序亮灯、按键K2控制随机亮灯。

 

五、测试发射器工作状态

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^{▲ 图8 简易无线接收测试电路模块}

  使用无线充电发射器测试模块，当靠近发射线圈时，LED 灯会发亮，说明无线充电发射器有功率输出，此模块可以作为是否有功率输出或者发射器是否正常工作的简易测试工具。

^{▲ 图9 无线充电发射线圈驱动周五多个简易测试模块}

 

六、固件烧录流程

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  节能无线信标灯等在功能改变和升级时，可以从供应商网站下载固件（单片机程序）进行烧录。

● 固件烧录条件：

烧写软件：J-Flash
烧写工具：ARMlink-V9（Jlink-V9）
烧写目标：信标发射器无线充电芯片/信标发射器通信控制芯片

1、信标发射器烧写接口

  信标发射器无线充电芯片(XM1008F6P6)烧写接口， SWD烧写接口从左到右依次为GND、CLK、DIO、VCC。烧写时可从下载器的SWD接口找到对应管脚引线连接。

^{▲ 图10 XM1008F6P6烧写接口}

2、信标发射器通信控制芯片烧写接口

  信标发射器通信控制芯片(STM32F030C8)烧写接口， 烧写接口从左到右依次为RST、DIO、CLK、VCC、GND。烧写时可从下载器的10P接口找到对应管脚引线连接。

^{▲ 图11 STM32F030C80烧写接口}

3、下载器接口

  使用杜邦线从下载器的4针SWD接口引出，或从10P接口引出，下载器接口上有丝印，可自己行对照丝印进行连接，其中，TCK 对应CLK，TMS 对应DIO，RST引脚视情况选择是否连接，接口如下：

^{▲ 图12 ARMlink-V9下载器烧写口}

4、连接下载器与发射器烧录接口

  发射器固件烧录接口默认不焊接排针，故需要公对母的杜邦线连接，可视情况自由发挥，接线如图所示：

^{▲ 图13 XM1008F烧录固件接线图}

^{▲ 图14 STM32烧录固件接线图}

  烧录时，信标发射器无需接24V电源。连接好杜邦线之后，可以看到红色指示灯亮，蜂鸣器响。

5、激活V9下载器的j-flash烧写软件权限

  如果没有安装jlink驱动的小伙伴要先安装jlink 驱动，推荐安装V6.14版本的jlink 驱动，（如使用 V6.4及以上版本驱动，可能会导致激活失败，卸载重新安装 V6.14版本即可） 安装完毕后，插上V9下载器，后在电脑的“最近安装”中找到jlink commander 并打开，在窗口中输入激活指令： “Exec AddFeature JFlash”并按下“回车”，返回OK则说明激活成功，可输入“usb+回车”刷新下载器信息， 激活成功会提示“License(s): GDB,FlashDL,JFlash,RDDI”

^{▲ 图15 Flash激活指令输入方式}

6、打开J-Flash烧写软件

  激活完成后，在电脑最近安装中找到J-Flash应用并打开，或在电脑搜索栏中搜索 jflash 并打开。

^{▲ 图16 J-Flash软件打开方式}

7、打开工程

  J-Flash打开后，将固件资料包里的.jflash文件拖入J-Flash内，可以看到固件工程。核对信标发射器上想要烧录固件的芯片型号与自己所选固件是否对应。

^{▲ 图17 STM32烧录固件界面}

  通信控制F030C8.jflash的固件对应STM32F030C8Tb（固件烧录口五个管脚），无线充电F030K6.jflash的固件对应XM1008F6p6芯片（固件烧录口四个管脚）。注意核对，不要烧错。

  打开工程成功之后，点击View->Log,就打开了底部的烧写记录框，用来查看连接和烧录是否成功。

^{▲ 图18 J-Flash使用LOG}

8、开始烧录

  将已经连接信标发射器的下载器接上usb线，连接到电脑上。而后点击 JFlash 窗口中的 Target ->Connect 进行连接，连接成功后会提示“Connected successfully”

  连接成功后，点击 Target -> Production Programmin

  点击 Production Programming 或快捷键 F7 后，会出现下载蓝条，说明固件正在烧录中， 如图：

^{▲ 图19 J-Flash烧录进度条}

  待蓝条走完，会出现如下弹窗，提示内容为：目标擦除、编程和验证成功，用时信息。 此时，点击确定，即可完成固件烧写操作。

^{▲ 图20 J-Flash烧录成功}

七、出现故障维修流程

  将单个信标灯连接到数字电源上，数字电源输出电压设为24V，点亮信标灯，不接负载的情况下，数字电源正常一般为0.15A以下。如果达到0.2A，由于AOT254L(T254)``厂家不同，存在参数差异。需要通过修改电阻匹配。（如果没有出现充电异常，也可以不更改）

  按照如下方式修改，可以把RT2、RT3电阻改为33Ω（用万用表断电实测），TPS28225基本就不会烧了。

  BV开头的T254对应的RT2、RT3电阻默认为10Ω（用万用表断电实测），AG开头的T254对应的RT2、RT3电阻建议改为33Ω。

^{▲ 图21 两版T254对比}

^{▲ 图22 RT2、RT3在电路板上的位置}

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● 相关参考文献:

• 声音信标规格说明 2020-5-25
• 信标组裁判系统原理与实现
• 智能车竞赛信标规格说明
• 新版信标信号规格
• 裁判系统-信标系统
• 信标组裁判系统原理与实现

● 相关图表链接:

• 图1 无线充电发射器接口功能图
• 图2 数字可调电源操作按钮
• 图3 发射线圈和接收线圈基本参数
• 图4 无线充电控制器功能图
• 图5 发射器保护罩（左），信号灯罩（右）
• 图6 发射器保护罩以及信标灯罩安装示意图
• 图7 无线充电发射器第一个灯与第二个灯连接图
• 图8 简易无线接收测试电路模块
• 图9 无线充电发射线圈驱动周五多个简易测试模块
• 图10 XM1008F6P6烧写接口
• 图11 STM32F030C80烧写接口
• 图12 ARMlink-V9下载器烧写口
• 图13 XM1008F烧录固件接线图
• 图14 STM32烧录固件接线图
• 图15 Flash激活指令输入方式
• 图16 J-Flash软件打开方式
• 图17 STM32烧录固件界面
• 图18 J-Flash使用LOG
• 图19 J-Flash烧录进度条
• 图20 J-Flash烧录成功
• 图21 两版T254对比
• 图22 RT2、RT3在电路板上的位置