CN103633750A - 一种带有智能电源插线板的无线供电系统 - Google Patents

Abstract

一种带有智能电源插线板的无线供电系统，属于电气连接及无线供电的智能电源插线板技术领域。由智能电源插线板和无线供电系统的发射端组成；还包括插座、液晶显示设备、设置的USB充电接口、LED功能指示灯、一个总开关，绝缘壳体内部设置的无线供电系统接收LC谐振电路、整流滤波电路、稳压控制电路、传感器及智能控制系统、发射天线由发射LC谐振电路、驱动功率放大电路、高频信号发生器、整流变压电路以及电源。智能控制系统自动检测负载电量、控制发射端关闭与启动。本发明无线供电传输距离1.5米、传输效率90%以上，采用稀土镧碲铜合金或稀土铝合金材料制造发射、接收线圈，完成高效率的磁耦合共振电磁能的无电缆线输送。

Description

一种带有智能电源插线板的无线供电系统

技术领域

本发明属于电子电气类的电气连接高新技术领域，特别涉及一种采用无线供电技术方式完成能量传输，具有智能电源插线板的无线充电系统，能够给多个无线接收装置供电。

背景技术

随着现代科技的不断进步，电器产品种类越来越多，电源插线板也就成为每家每户的必备品。市场中也出现了各式各样的电源插线板，如防雷击，防短路，防过载，防漏电等等，已经发展的比较广泛也很智能，但是技术上还有待于进步。

现在市面上智能电源插线板的类型多样，功能也日益丰富，利用单片机技术可很容易实现附属特殊功能。智能电源插线板一般电路接线端口比较有限，每个插线板也都有规定的电气参数如最大电压，最大电流，频率等，限制了插线板所能输出的功率和连接电器数目。一些插头长期插在插座上，就等于处于工作状态，不仅耗能而且很容易使插头老化、烧焦，导致短路电器烧坏。而且家用电器一般都要长长的电源电缆插到插线板才能工作，各种电器接插在同一插线板上不仅存在安全隐患的而且还使得房间布线繁乱。现代社会提倡智能家居理念，以无线的方式通过手机实现智能远程遥控，美观智能化的同时更让人心里踏实。

无线能量传输技术是用电设备以非接触方式从固定电网获取电能的技术，用电设备与电源无电气上的连接，具有良好的安全性和便捷使用优点。目前国内外也对无线技术也已经做了多方面应用，如手机充电、笔记本充电、电动剃须刀、电动牙刷等，大多都采用非接触感应式技术实现。这种方式存在多方面缺陷：传输距离很短，效率只有80%-85%，传输方向也存在局限性等等。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这些问题。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种带有智能电源插线板的无线充电系统，解决目前现有技术中无线供电传输距离很短，传输效率不高，充电方向局限，插头电源电缆分布杂乱等技术问题。

为了实现本发明所要解决的技术问题，设计一种带有智能电源插线板的无线供电系统，由智能电源插线板和无线供电系统的发射端组成；其中智能电源插线板，包括绝缘壳体、绝缘壳体上盖设置的插座、液晶显示设备、USB充电接口、LED功能指示灯、一个总开关；所述的绝缘壳体内部设置有电池、传感器、智能控制系统；绝缘壳体内部还设置有无线供电系统接收端；

所述的接收端包括接收LC谐振电路、与接收LC谐振电路连接的整流滤波电路、与整流滤波电路连接的稳压控制电路；所述的稳压控制电路与直流负载连接，其中稳压控制电路还分别与直流的USB充电接口连接、与交流插座连接的逆变电路和交流负载连接；

所述的智能控制系统通过检测控制系统分别连接液晶显示设备、传感器及接收端，对智能电源插线板进行智能控制；

所述的无线供电系统的发射端包括无线通讯芯片控制的电源开关、整流变压电路、高频信号发生器、功率放大器、发射LC谐振电路；所述的整流变压电路、高频信号发生器、功率放大器与发射LC谐振电路进行串联连接；其中高频信号发生器是通过电流检测电路、频率跟踪电路、PWM驱动器进行信息反馈，并通过智能控制系统共同提供与控制频率脉冲；

所述的接收LC谐振电路发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

所述的发射LC谐振电路发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

所述的USB充电接口为二个、设置于绝缘壳体的侧壁。

所述的LED功能指示灯为二个、设置于绝缘壳体的侧壁。

所述液晶显示设备3设置于绝缘壳体1的上盖中部。

所述的液晶显示设备3上设置有功能切换按钮4。

所述的插座2为二至十个单相或三相，均匀分布在上盖的边缘区域。

本发明的方案是将智能电源插线板与智能控制的无线供电技术结合，根据家庭电源分布，铺设无线供电系统发射装置的发射线圈，发射的电磁能由无线供电系统的智能电源插线板内设置的电磁能接收端接收，并通过转换电路还原成需要的电能，为无线供电系统的智能电源插线板上用电负载供电。

本发明中无线供电系统均自主设计完成，即发射部分与接收部分，发射频率可调（可达到兆级以上）发射功率可控，应用范围广泛。安装在家庭中的发射装置输入端可直接接入到220V或380V/50HZ的市电，经过调整电路为内部芯片提供工作电压，输出高频信号驱动功率放大电路，采用频率检测跟踪方式调节谐振频率来匹配发射线圈电感，使系统自动实现磁共振耦合，实现频率可调、传输距离可变、发射功率可控，发明产品系列化的目标。

本发明中可实现范围性中远距离的无线供电，能够为用电设备在1.5m空间范围内穿过非磁性物质进行供电，传输效率在90%以上。系统通过智能控制可自动识别负载设备进行供电，在有效接收范围内检测到负载时即会为其自动充电，直到充满关闭系统，并且可为多个负载同时进行供电；在无接收负载情况下系统会自动关闭无能量损耗。

本发明中无线供电系统所用的发射线圈与线圈用自主研发的稀土合金材料，此材料采用稀土镧碲铜合金、稀土铝合金为基础材料，利用稀土铜合金和稀土铝合金的优异电性能，有效提高传输效率20%～30%，导电性提高达到20%左右、线路阻抗降低10%左右，增加传输距离，降低系统空载能量损耗以及较稳定的温度特性和腐蚀特性。在线圈结构上有效加入特有的磁性物质，提高谐振线圈品质因数Q和磁场利用率。

本发明产品整体结构，包括无线供电系统的发射源与接收源的结构设计均为自主设计。根据系统能量发射源与能量接收器的特性规律，选择系统中元器件参数如电感、电容、阻抗值、品质因数，线圈形状、尺寸、线径、匝数、材料等等，任何一个参数取舍不当都会影响无线供电系统的性能。通过各种实验数据分析和理论分析论证，选用出适合本发明的最优元器件，实现能量稳定可靠传输。

通过本方案设计，本发明带来有益效果是：

一，借助具有无线供电方式的插线板，省去了长长的电源电缆，利用“无线非辐射性磁耦合共振”原理实现中远距离高效电能传输。不仅对人体没有任何危害，还避免了插拔电源带来的安全隐患。在保证了绝对安全的情况下，无线供电方式将能够有效解决房间布线繁乱、家电位置固定化、居室墙面被插座破坏等问题，为人们的生活提供更多的便利；同时，还将大量节省布线所用的铜、塑料等材料，节约了资源，减少了污染。

二，本发明所消耗的能量只有无线传统电磁感应供电技术的百万分之一，大大降低能量损耗，同时采用我们特有的稀土合金材料作为能源发射和接收装置，也有效的提高了能量传输效率20%～30%。

三，本发明兼容了传统智能插线板同时加入无线供电装置，为一些用电设备省去了电池，不存在电池寿命不足，电池笨重和充电时间长等问题，也节能环保无污染，无辐射，无危害。

四,甩掉因长长充电电线带来的烦恼，能够为用电设备在1.5m空间有效范围内穿过非磁性物质进行供电，传输效率在90%以上，通过智能检测控制可自动完成充电过程。

综上所述，无线供电系统所用的发射线圈与接收线圈用自主研发的稀土镧碲铜合金、稀土铝合金材料的优异电性能，有效提高传输效率20%～30%，传输效率达到90%以上，所消耗的能量只有无线传统电磁感应供电技术的百万分之一，大大降低能量损耗、增加传输距离，降低系统空载能量损耗以及较稳定的温度特性和腐蚀特性。在线圈结构上有效加入特有的磁性物质，提高谐振线圈品质因数Q和磁场利用率。同时无线充电系统的智能电源插线板系统磁耦合共振频率对人体及其它材料无害。并且本方案还可以采用智能手机控制，通过手机对带有智能电源插线板的无线供电系统进行远程智能控制，达到方便、快捷的效果。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明产品整体结构示意图。

图2为本发明核心部件无线供电系统逻辑示意图。

图中标记1-绝缘壳体、2-插座、3-液晶显示设备、4-功能切换按钮、5-总开关、6-LED功能指示灯、7-USB充电接口、8-整流变压电路、9-高频信号发生器、10-功率放大器、11-发射LC谐振电路、12-接收LC谐振电路、13-整流滤波电路、14-稳压控制电路、15-直流负载、16-电流检测电路、17-频率跟踪电路、18-PWM驱动器、19-传感器、20-检测控制系统、21-逆变电路、22-交流负载、23-智能控制系统。

具体实施方式

实施例1

本发明无线供电系统，即发射部分与接收部分发射频率可调达到兆级以上、无线供电距离1.5米、发射接收功率可达500瓦，发射与接收距离减少供电功率随之增大，能够穿过非磁性物质、墙体进行供电，发射装置输入端可直接接入到220V或380V/50HZ的市电，靠无线通讯芯片控制的电源开关自动接通电源；靠智能检测控制可自动完成充电过程；靠无线充电系统的智能电源插线板内的智能控制系统自动检测插线板上的负载或周围带有无线充电特性的智能手机等移动负载及电量状况，发出接通电源的无线通讯指令，采用RS232通讯模块或其它通讯模块。根据家庭电线分布，在家中铺设无线供电系统的发射装置（可埋于地面下或墙壁里），通过发射装置的磁耦合共振发射线圈发射磁能，在智能插线板中装入无线供电接收装置，经接收线圈接收磁能并通过电路转换成电能为插线板上用电设备供电。同时还可通过手机智能控制插线板工作于关闭，即节能又安全。

如图1、图2所示，本发明设计的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，由智能电源插线板和无线供电系统的发射端组成；其中智能电源插线板，包括绝缘壳体1、绝缘壳体1上盖设置的插座2、液晶显示设备3、USB充电接口7、LED功能指示灯6、一个总开关5；所述的绝缘壳体1内部设置有电池、传感器19、智能控制系统23；绝缘壳体1内部还设置有无线供电系统接收端；

所述的接收端包括接收LC谐振电路12、与接收LC谐振电路12连接的整流滤波电路13、与整流滤波电路13连接的稳压控制电路14；所述的稳压控制电路14与直流负载15连接，其中稳压控制电路14还分别与直流的USB充电接口7连接、与交流插座2连接的逆变电路21和交流负载22连接；

所述的智能控制系统23通过检测控制系统20分别连接液晶显示设备3、传感器19及接收端，对智能电源插线板进行智能控制；

所述的无线供电系统的发射端包括无线通讯芯片控制的电源开关、整流变压电路8、高频信号发生器9、功率放大器10、发射LC谐振电路11；所述的整流变压电路8、高频信号发生器9、功率放大器10与发射LC谐振电路11进行串联连接；其中高频信号发生器9是通过电流检测电路16、频率跟踪电路17、PWM驱动器18进行信息反馈，并通过智能控制系统23共同提供与控制频率脉冲；

所述的接收LC谐振电路12发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

所述的发射LC谐振电路11发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

所述的USB充电接口7为二个、设置于绝缘壳体1的侧壁。

所述的LED功能指示灯6为二个、设置于绝缘壳体1的侧壁。

所述液晶显示设备3设置于绝缘壳体1的上盖中部。

所述的液晶显示设备3上设置有功能切换按钮4。

所述的插座2为二至十个单相或三相，均匀分布在上盖的边缘区域。

本发明是将“磁耦合共振”新技术与现有智能电源插线板完美结合，实现无线供电手机智能控制的高端科技产品。根据家庭电线分布，在家中铺设无线供电系统的发射装置（可埋于地面下或墙壁里），通过发射装置的发射线圈发射磁能，在智能插线板中装入无线供电接收装置，经接收线圈接收磁能并通过电路转换成电能为插线板上用电设备供电。通过无线供电系统可真正摆脱插线板自带的长长电源电缆，无需与市电相连接即可完成对外供电，同时也可通过手机智能控制插线板工作于关闭，即节能又安全。

Claims (8)

1.一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：由智能电源插线板和无线供电系统的发射端组成；其中智能电源插线板，包括绝缘壳体（1）、绝缘壳体（1）上盖设置的插座（2）、液晶显示设备（3）、USB充电接口（7）、LED功能指示灯（6）、一个总开关（5）；所述的绝缘壳体（1）内部设置有电池、传感器（19）、智能控制系统（23）；并且绝缘壳体（1）内部还设置有无线供电系统接收端；

所述的接收端包括接收LC谐振电路（12）、与接收LC谐振电路（12）连接的整流滤波电路（13）、与整流滤波电路（13）连接的稳压控制电路(14)；所述的稳压控制电路(14)与直流负载（15）连接，其中稳压控制电路(14)还分别与直流的USB充电接口(7)连接、与交流插座（2）连接的逆变电路（21）和交流负载（22）连接；

所述的智能控制系统（23）通过检测控制系统（20）分别连接液晶显示设备（3）、传感器（19）及接收端，对智能电源插线板进行智能控制；

所述的无线供电系统的发射端包括无线通讯芯片控制的电源开关、整流变压电路(8)、高频信号发生器(9)、功率放大器(10)、发射LC谐振电路(11)；所述的整流变压电路(8)、高频信号发生器(9)、功率放大器(10)与发射LC谐振电路(11)进行串联连接；其中高频信号发生器(9)是通过电流检测电路(16)、频率跟踪电路(17)、PWM驱动器(18)进行信息反馈，并通过智能控制系统(23)共同提供与控制频率脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的接收LC谐振电路（12）发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的发射LC谐振电路（11）发射线圈的材料为稀土镧碲铜合金或稀土铝合金。

4.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的USB充电接口（7）为二个、设置于绝缘壳体（1）的侧壁。

5.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的LED功能指示灯（6）为二个、设置于绝缘壳体（1）的侧壁。

6.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述液晶显示设备（3）设置于绝缘壳体（1）的上盖中部。

7.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的液晶显示设备（3）上设置有功能切换按钮（4）。

8.根据权利要求1所述的一种带有智能电源插线板的无线供电系统，其特征在于：所述的插座（2）为二至十个单相或三相，均匀分布在上盖的边缘区域。

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