CN101599653A - 一种对测斜仪进行无线充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对测斜仪进行无线充电的方法，包括：当充电线圈通电时，次级线圈会产生感应电流，次级线圈产生感生电流，经过整流、滤波、稳压等处理，产生由单片机或者专用集成电路组成的充电电路。电池中具有独立的一对通信线圈，在充电的过程中，电池的充电状态通过通信线圈反馈给充电电路。本发明解决了在给测斜仪电池筒充电的时候必须拆卸保护筒和分离测斜仪及电池筒的连接问题，使用简单、方便，大大的减轻了测斜用户维护测斜仪的工作量及拆卸保护筒的麻烦。

Description

一种对测斜仪进行无线充电的方法

所属技术领域

本发明涉及石油、煤矿及地质勘探钻井工程测斜领域，尤其体涉及一种对测斜仪进行无线充电的方法。

背景技术

石油、煤矿及地质勘探在测斜时用的电池筒，在没电的情况下都需要对电池筒进行充电，目前充电的时候需要把电池筒从测斜仪上拆下来，借助用有线的充电器对电池筒进行充电。在拆卸中，首先需要把测斜用的机芯部分从保护筒中拿出来，然后在把测斜仪和电池筒部分拆开，为了保护机芯部分在井下恶劣的环境中正常工作，保护筒的连接非常牢固，拆卸的时候很麻烦，费劲。本发明解决的问题即为拆卸麻烦的问题，在不需要拆开保护筒，分离测斜仪和电池筒的情况下在保护筒的外部即可给保护筒内部的电池筒进行充电。

发明内容

本发明提供一种对测斜仪进行无线充电的方法，克服现有对测斜仪电池筒拆卸充电的方法，设计利用传统电磁感应原理，用一组空心线圈实现了电能的无线传递，实现了电源与电器的相对分离(但不是绝对分离，因为使用时要相互靠拢)，还能够保证电源(充电器)对电器(即电池筒)的正常充电。

本发明提供的一种对测斜仪进行无线充电的方法，包括：

所述方法，当充电线圈通电时，距离次级线圈一定范围的距离内，次级线圈会产生感应电流；

次级线圈产生感生电流，经过整流、滤波、稳压等处理，产生由单片机或者专用集成电路组成的充电电路。

能够在不开启仪器外壳的情况下，实现对内部仪器的充电。

具有具有独立的一对通信线圈，在充电的过程中，电池的充电状态通过通信线圈反馈给充电电路。

本发明解决了在给测斜仪电池筒充电的时候必须拆卸保护筒和分离测斜仪及电池筒的连接问题，使原本复杂的拆卸工作免于进行就可直接对保护筒内部的电池筒进行充电，使用简单、方便，大大的减轻了测斜用户维护测斜仪的工作量及拆卸保护筒的麻烦。

附图说明

图1是本发明充电电路原理图；

图2是本发明被充电电路原理图；

图3是本发明充电时初级次级线圈结构示意图；

图4是本发明的工作流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方法实施的方案，下面对一种用于测斜仪的无线充电方法及系统的技术方案进行说明。

本发明在原理上采用电磁感应原理(变压器)原理，充电一侧是一组线圈作为初级线圈，被充电一侧也为一组线圈，放在金属保护筒内，此组线圈作为次级线圈，当初级线圈通交流电时则次级线圈感应出电流。经过整流滤波稳压等处理后再给电池供电。具体做法是充电一方的初级线圈通以220V交流电，次级线圈保证感应出大于15V 300mA的功率的电源来。

在电路的实现上，参照图1，充电电路本身包含两个线圈，一个为充电线圈，即初级线圈，一个为通讯线圈。充电线圈通电时，距离次级线圈一定范围的距离内，次级线圈会产生感应电流，为充电电路给电池的充电提供源动力，通讯线圈主要是检测被充电的电池所处的状态，是正在充电中、已经充满、充电异常、还是初级线圈距离次级线圈的距离太远还没有进入充电的状态等四种情况，以便把充电的状态用指示灯的闪烁的形式显示给用户。能够在不开启仪器外壳的情况下，实现对内部仪器的充电。参照图2，为被充电电路接受充电的原理图，当充电线圈，即初级线圈靠近次级线圈(被充电线圈)一定得距离范围内，次级线圈产生感生电流，经过整流、滤波、稳压等手段，产生由单片机或者专用集成电路组成的充电电路，通过充电芯片即实现了对电池筒不断的充电，电池中具有独立的一对通信线圈，在充电的过程中，电池的充电状态通过通信线圈反馈给充电电路。从而实现充电电路指示灯的状态能够正常的反应目前正在被充电的电池的各种状态。参照图3，是实现无线充电时初级线圈和次级线圈结构上的位置关系图，标号1为初级线圈所在的线圈骨架，标号2为次级线圈所在的线圈骨架，标号3为初级线圈，标号4为次级线圈，当两个初级线圈3和次级线圈4处于图纸所示的位置时，通过初级线圈3对次级线圈4的感应产生的感生电流即实现了无线充电的目的，通过被充电电路中的通讯线圈对电池电压的检测，把电池的状态反馈给充电电路的通讯线圈，从而实现在充电电路也即充电器上显示被充电电池的状态。

以下是变压器的主要技术参数，分理论技术参数和经济运行两部分组成：

一、变压器的技术参数

1.空载电流

空载电流的作用是建立工作磁场，又称励磁电流。当变压器二次侧开路，在一次侧加电压U1e时，一次侧要产生电流Io——空载电流。通常Zm？Z1，则Z1可以忽略。

Io＝U1e/(Z1+Zm)(2-1)

Z1——变压器一次阻抗

Zm——变压器激磁阻抗

2.空载损失

由于励磁电流在变压器铁芯产生的交变磁通要引起涡流损失和磁滞损失。涡流损失是铁芯中的感应电流引起的热损失，其大小与铁芯的电阻成反比。磁滞损失是由于铁芯中的磁畴在交变磁场的作用下做周期性的旋转引起的铁芯发热，其损失大小由磁滞回线决定。

3.短路电压(短路阻抗)

短路电压是指在进行短路试验时，当绕组中的电流达到额定值，则加在一次侧的电压。

uk％＝Uk/U1e*100％ (2-2)

从运行性能考虑，要求变压器的阻抗电压小一些，即变压器总的漏阻抗电压小一些，使二次侧电压波动受负载变化影响小些；但从限制变压器短路电流的角度，阻抗电压应大一些。

4.短路损失

短路损失Pk是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失(亦铜短路损失损)。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关，变压器铭牌规定的Pk值，指绕组温度为75℃时额定负载产生的功率损失。

二、变压器存在经济运行的因素

1.变压器间技术参数存在差异

每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，及无功功率的空载消耗和额定负载消耗。因变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，所以上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器部件，这样配合出的运行方式才有效实用，更经济。

2.变压器有功功率损失和损失率的负载特性

变压器功率损失ΔP(千瓦)、效率η(％)和损失率ΔP％(％)的计算公式：

ΔP＝Po+2Pk    (2-3)

η＝P2/P1＝Secosφ/(Secosφ+Po+2Pk)*100 (2-4)

ΔP％＝ΔP/P1*100％＝(Po+2Pk)/(Secosφ+Po+2Pk)*100％ (2-5)

＝I2/I2e＝P2/Secosφ (2-6)

P1——变压器电源侧输入的功率

P2——变压器负载侧输出的功率

cosφ——负载功率因数

——负载系数

I2——变压器二次侧负载电流

I2e——变压器二次侧额定电流

根据以上公式，经过设计及试验验证，初级线圈采用0.2mm直径的漆包线缠绕在直径55mm的空心金属轴上，按照空心轴的结构尺寸缠绕出线圈电阻100欧姆的线圈，匝数约5500匝、线圈长度60mm、线圈直径60mm。次级线圈也缠绕在空心轴上，线圈直径24mm、匝数1200匝、电阻约26欧姆、线圈长度50mm。此方式互感为两个空心线圈中间没有硅钢片等导磁铁心。因此磁损耗较大再加上两者之间的金属屏蔽则电磁感应信号会进一步较大衰减。试验证明次级感应出的功率只有初级功率的25％左右。两者互感的结构配合图见图3。次级感应电路的处理方法是将线圈接收到的交流电经过全波整流电容滤波和使用集成IC芯片稳压。最后使用充电芯片给电池供电。另外为了能够实现充电一方知道被充电一方的充电电压与电流则两者还需要实现通信，因此两者需要各增加一个通信线圈作为天线实现非接触通信，线圈通信采用现成集成射频IC来实现，这样通讯的距离和效果会更好。

以上对本发明方法及系统的实施例进行了详细介绍，并阐述了具体实施方式在实际使用过程中实现无线充电及其随时通讯跟踪电池充电状态的方法。以上实施例子的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明方法的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本方法发明使用的限制。

Claims (3)

1.一种对测斜仪进行无线充电的方法，其特征在于，包括：

所述方法，当充电线圈通电时，距离次级线圈一定范围的距离内，次级线圈会产生感应电流；

次级线圈产生感生电流，经过整流、滤波、稳压等处理，产生由单片机或者专用集成电路组成的充电电路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，能够在不开启仪器外壳的情况下，实现对内部仪器的充电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法，具有独立的一对通信线圈，在充电的过程中，电池的充电状态通过通信线圈反馈给充电电路。

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