CN107994687B - 异物探测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种异物探测系统和方法，控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈及接收线圈之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在于发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；这样的异物清除成本小并且可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种异物探测系统和方法。
背景技术
无线充电又被称为无线电能传输技术(Wireless Power Transfer，WPT)，已经熟练的应用在电子产品中。目前的无线充电技术主要以磁场共振式为主，采用了具有强耦合能力的两个线圈，并加入合适的谐振补偿电容，以达到发射线圈(原边)与接收线圈(副边)谐振的目的。发射线圈与接收线圈均为感应充电线圈，感应充电线圈是无线电力输送领域里的一种新型充电技术。即通过发射线圈与接受线圈之间谐振传输电能的技术。其中平面结构的感应线圈由于结构简单，适合很多充电装置备受青睐。对于现有的平面结构的感应线圈，其采用的单时针绕行方式的结构非常简单，但是平面结构线圈存在的问题在相邻的发射线圈与接收线圈之间存在不小的间隙，在无线充电的时候，发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分无法耦合来作为充电用，导致了发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损，降低了无线充电效率和速度，这样的平面结构的感应线圈由于其平面结构特性，在单位面积上，发射和接收线圈之间耦合系数低，直接影响了充电效率，尤其是在大功率无线充电中，耗损尤为严重。
还有就是，发射线圈的上表面往往会附着异物，这样在进行发射线圈和接收线圈对准并接近过程中，异物会对发射线圈和接收线圈的后续充电带来不利影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种异物探测系统和方法，有效避免了现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度、异物会对发射线圈和接收线圈的后续充电带来不利影响的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种异物探测系统和方法的解决方案，具体如下：
一种异物探测系统，包括接近传感器10、控制器11、计算机12、发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈或感应线圈；
所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；
所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；
所述接近传感器10数量为若干个，若干所述接近传感器10设置在所述发射线圈1的上表面，所述接近传感器用来获得所述发射线圈1的上表面与位于所述发射线圈1的上表面之上的异物的距离；
所述接近传感器10与控制器11电连接；
所述控制器11与计算机12联接；
所述计算机12中包括有比较模块。
进一步的，所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应；
每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合；
所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。
进一步的，所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。
进一步的，所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。
进一步的，所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。
进一步的，在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。
进一步的，所述接近传感器10的顶端比凸起3的顶端要低。
进一步的，所述接近传感器10能够被摄像头所替代，所述摄像头设置在接收线圈上，用来拍摄接收线圈之下的物体，所述摄像头与控制器电性连接。
进一步的，所述异物探测系统的方法，包括如下步骤：
步骤1：在进行无线充电时，发射线圈1及接收线圈2面对面相对，在发射线圈1向上移动接近接收线圈2之前，接近传感器10把获取的所述发射线圈1的上表面与位于所述发射线圈1的上表面之上的异物的距离数据发送到控制器中；
步骤2：然后控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；
步骤3：若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在于发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；
步骤4：清除异物后，就把发射线圈向上接近接收线圈，让所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小达到无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，接着当发射线圈的交流输入电压通电后，就进行无线充电。
进一步的，若在所述接近传感器10被摄像头所替代的条件下，在发射线圈1向上移动接近接收线圈2之前，摄像头拍摄接收线圈之下的物体的图片并发送到控制器，再由控制器转发到计算机的显示屏进行显示，这样计算机的操作人员通过显示屏的上的图像来观察有异物存在在发射线圈上，若存在异物，执行所述步骤4。
本发明的有益效果为：
在无线充电期间，所述凸起3和其对应的凹槽4之间就会有磁力线作用，这样就会增加凸起3和其对应的凹槽4之间的磁通量，并转化成电能，这样就增加了无线充电时形成的电能，加深了耦合，让发射线圈与接收线圈在它们的间隙之间的磁力线部分得到转化，提高了无线充电效率和速度，并且在保持原来的发射线圈与接收线圈的大小不变和发射线圈与接收线圈之间的间隙大小不变的情况下，提高了耦合面积。控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在在发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；这样的异物清除成本小并且可靠性高。
附图说明
图1是本发明的一种形状的结构示意图。
图2是本发明的另一种形状的结构示意图。
图3是本发明的另一种形状的结构示意图。
图4是本发明的异物探测系统的凸起伸入凹槽中的矩形横截面俯视示意图。
图5是本发明的异物探测系统的凸起伸入凹槽中的圆形横截面俯视示意图。
图6是本发明的接近传感器的连接示意图。
图7为本发明的交换机柜的柜体同底部固联在地表的竖直板相连的结构的结构图。
图8为本发明的交换机柜的柜体同底部固联在地表的竖直板相连的结构未装配的结构图。
图9为本发明的交换机柜的柜体同底部固联在地表的竖直板相连的结构已装配的结构图。
图10为本发明的交换机柜的柜体同底部固联在地表的竖直板相连的结构的边部结构图。
图11为本发明的松开卡接的设备的结构图。
图12为本发明的用于弧度变化的设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
根据附图1-图12可知，本实施例的异物探测系统，包括接近传感器10、控制器11、计算机12、发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈；
所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；
所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；
所述接近传感器10数量为若干个，若干所述接近传感器10设置在所述发射线圈1的上表面，所述接近传感器用来获得所述发射线圈1的上表面与位于所述发射线圈1的上表面之上的异物的距离；
所述接近传感器10与控制器11电连接；
所述控制器11与计算机12联接；
所述计算机12中包括有比较模块。所述控制器11与计算机12联接的结构为计算机12通过一串行口与控制器11联接。
所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应。
每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合。
所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。
所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。
所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。所述发射线圈可以设于地面，所述接收线圈可以设于汽车的底盘。
所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。
在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。
所述接近传感器10的顶端比凸起3的顶端要低。
所述接近传感器10能够被摄像头所替代，所述摄像头设置在接收线圈上，用来拍摄接收线圈之下的物体，所述摄像头与控制器电性连接。
所述异物探测系统的方法，包括如下步骤：
步骤1：在进行无线充电时，发射线圈1及接收线圈2面对面相对，在发射线圈1向上移动接近接收线圈2之前，接近传感器10把获取的所述发射线圈1的上表面与位于所述发射线圈1的上表面之上的异物的距离数据发送到控制器中；
步骤2：然后控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；
步骤3：若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在于发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；
步骤4：清除异物后，就把发射线圈向上接近接收线圈，让所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小达到无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，接着当发射线圈的交流输入电压通电后，就进行无线充电。
若在所述接近传感器10被摄像头所替代的条件下，在发射线圈1向上移动接近接收线圈2之前，摄像头拍摄接收线圈之下的物体的图片并发送到控制器，再由控制器转发到计算机的显示屏进行显示，这样计算机的操作人员通过显示屏的上的图像来观察有异物存在于发射线圈上，若存在异物，执行所述步骤4。
这样在进行无线充电时，发射线圈1及接收线圈2面对面相对，所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的间隔大小，接着当发射线圈的交流输入电压通电后，就进行无线充电，这样在无线充电期间，所述凸起3和其对应的凹槽4之间就会有磁力线作用，这样就会增加凸起3和其对应的凹槽4之间的磁通量，并转化成电能，这样就增加了无线充电时形成的电能，加深了耦合，让发射线圈与接收线圈在它们的间隙之间的磁力线部分得到转化，提高了无线充电效率和速度，并且在保持原来的发射线圈与接收线圈的大小不变和发射线圈与接收线圈之间的间隙大小不变的情况下，提高了耦合面积。控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在于发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；这样的异物清除成本小并且可靠性高。
另外为了利于备份，所述控制器通过交换机，建立服务器和控制器相互通信，控制器能够把接近传感器10获取的距离数据经由交换机发送到服务器中进行备份，而所述交换机设置在交换机柜中，交换机柜为长方体结构，然而，伴着交换机柜个数的变多，交换机柜又放置在容易被来往人员碰撞的地方，被碰坏的个数亦变多，现在，为了降低被碰坏的个数，就把交换机柜经由丝杠、销轴径直把柜体同底部固联在地表的竖直板相固联，所述竖直板为长方体状结构，所述交换机柜的底端同地表之间的间隔大小为3-4米，在交换机柜老旧到须替换、装配之际，工作者须攀爬上去执行，很不容易，另外常用的固联架构方式下所述交换机柜的底端同地表之间的间隔大小为3-4米还伴着查看交换机不容易的缺陷。
所述交换机设置在交换机柜中，交换机柜为长方体结构，所述交换机柜的柜体A2同底部固联在地表的竖直板A1相连，所述竖直板为长方体状结构，所述交换机柜的柜体的底端同地表之间的间隔大小为3-4米；
所述交换机柜的柜体同底部固联在地表的竖直板相连的结构包括：装配于竖直板A1上的装配部A3与装配于所述装配部A3上的柜体A2，所述装配部A3为长方体状或圆柱体状的块状体，所述柜体A2正面壁的上部设置着亚克力板C1，所述亚克力板C1伸进所述柜体A2中，查看者的眼睛能够经由接近所述亚克力板C1查看所述柜体A2中的交换机，所述柜体A2背面壁的下部边沿位置设置着合页一C2，所述合页一C2间隔所述柜体A2更远的一边枢接着联结条C3，所述联结条C3为长方体状或圆柱体状，所述联结条C3间隔所述合页一C2更远的一头同所述装配部A3正面壁的下部固联，所述柜体A2背面壁的上部设置着合页二C4，所述合页二C4间隔所述柜体A2更远的一边枢接着用于弧度变化的设备A4；
所述用于弧度变化的设备A4包括圆管E1、丝杠E4与牵引马达E6，所述圆管E1一边同所述合页二C4相枢接，所述圆管E1里设置着用于弧度变化的中空室E2，所述用于弧度变化的中空室E2间隔所述合页二C4更远的一边的尾部设置着突起的圈状体E5，所述突起的圈状体E5的背面壁上开有贯通口一，所述贯通口一的内表面设置有丝槽，所述突起的圈状体E5同所述圆管E1里的边部表面固联，所述丝杠E4一头探进所述用于弧度变化的中空室E2里并同所述突起的圈状体E5的所述丝槽丝接，所述丝杠E4另一头同所述牵引马达E6的输出轴联动连接，所述用于弧度变化的中空室E2里的所述丝杠E4头部设置着同所述用于弧度变化的中空室E2移动连接的突起E3，所述牵引马达E6间隔所述丝杠E4更远的一边枢接着合页三E7，所述合页三E7同所述装配部A3正面壁的上部固定连接，所述装配部A3当间所在之处设置着贯通口二D9，所述装配部A3背面壁四边都设置着卡接口D1，所有所述卡接口D1顶部、底部两边都镜像设置着卡接洞D2，所述卡接洞D2里设置着螺旋状玻青铜丝一D4，所述螺旋状玻青铜丝一D4上设置着同所述卡接洞D2移动连接的用于卡接的移动片D3，所述用于卡接的移动片D3为长方体或圆柱状结构，所述用于卡接的移动片D3外边部设置着用来松开卡接的棒状体D6，所述用来松开卡接的棒状体D6为长方体状或圆柱状结构，所述用于卡接的移动片D3接近所述卡接口D1一边设置着透过所述装配部A3并探进所述卡接口D1里的卡接头D7，所述卡接头D7间隔所述柜体A2更远的一边设置着壁面一D5，所述壁面一同水平面保持大于零的夹角，所述卡接口D1面向的所述竖直板A1上设置着同所述竖直板A1固联的定位部B1，所述定位部B1间隔所述竖直板A1更远的一边设置着联结头B2，所述联结头B2为块状体，所述联结头B2接近所述卡接口D1一边设置着同所述壁面一D5相连的壁面二B3，所述壁面二同水平面保持大于零的夹角；
所述装配部A3两边的外表面都设置着一对松开卡接的设备A5与同所述卡接洞D2相应设置的贯通口三D0，所述贯通口三D0同所述卡接洞D2相通，所述用来松开卡接的棒状体D6透过所述贯通口三D0而朝外伸展，所述用来松开卡接的棒状体D6的伸展部分透过所述装配部A3的外表面，所有所述松开卡接的设备A5里都设置着具有用于移动的中空室的用于松开卡接的罩体F1，所述用于松开卡接的罩体F1里设置着透过所述用于松开卡接的罩体F1且朝两头伸展的控制棍F2，所述控制棍为圆柱状或长方体状结构，所述用于松开卡接的罩体F1里的所述控制棍F2上设置着套接的阻隔片F3与套接的螺旋状玻青铜丝二F5，所述阻隔片F3为圆柱状或长方体状结构，所述控制棍F2接近所述贯通口三D0一边设置着用于松开卡接的突起部F4，所述用于松开卡接的突起部F4接近所述贯通口三D0一边设置着同所述控制棍F2移动连接的壁面三F6，所述壁面三同水平面保持大于零的夹角，所述螺旋状玻青铜丝二F5设置在接近所述用于松开卡接的突起部F4一边，所述控制棍F2间隔所述用于松开卡接的突起部F4更远的一边设置着用来松开卡接的操纵棒F7，所述操纵棒为圆柱状或长方体状，所述控制棍F2为圆柱状或长方体状。
所述联结条C3与所述用于弧度变化的设备A4都设置着一对并镜像排列于所述装配部A3两边，所述贯通口二D9用于有利于装配导线，所述螺旋状玻青铜丝一D4与螺旋状玻青铜丝二F5都是挤压变形而松压复原的玻青铜丝，所述控制棍F2同所述用于松开卡接的罩体F1移动连接，所述装配部A3背面壁顶部、底部两边设置着塑料片一D8，所述联结头B2接近所述卡接口D1内表面的一边设置着塑料片二B4。
装配之际，经由把所述卡接口D1同所述定位部B1对齐，接着经由摁动所述装配部A3，在所述卡接头D7上的所述壁面一D5同所述联结头B2上的壁面二B3相接后，然后经由摁住所述装配部A3，让所述联结头B2牵动所述用于卡接的移动片D3朝所述螺旋状玻青铜丝一D4一边移动，在所述联结头B2接触到所述卡接口D1内表面之际，这时，经由所述螺旋状玻青铜丝一D4把所述用于卡接的移动片D3朝所述卡接口D1一边挤压，让所述联结头B2返抵卡接的所在之处，这样实现卡接。
须查看交换机之际，经由所述牵引马达E6操纵所述丝杠E4旋动，歉意所述圆管E1朝外运动，并发牵引所述亚克力板C1一边的所述柜体A2朝外偏移，在偏移至查看交换机的弧度之际操纵所述牵引马达E6终止旋动就行，查看结束后，经由操纵所述牵引马达E6逆向旋动就能复原。
松开卡接来分解之际，经由摁动所述用来松开卡接的操纵棒F7，这样，所述用来松开卡接的操纵棒F7牵引所述控制棍F2尾部的所述用于松开卡接的突起部F4朝所述用来松开卡接的棒状体D6一边运动，让所述用于松开卡接的突起部F4上的所述壁面三F6同所述用来松开卡接的棒状体D6移动连接，接着经由摁动所述用来松开卡接的操纵棒F7，让所述用来松开卡接的棒状体D6牵引所述用于卡接的移动片D3朝所述螺旋状玻青铜丝一D4一边运动，这样实现松开卡接下的分解。
以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。
Claims (1)
1.一种异物探测系统，其特征在于，包括接近传感器、控制器、计算机、发射线圈及接收线圈，所述发射线圈及接收线圈均为空心线圈或感应线圈；
所述发射线圈的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起；
所述接收线圈的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽；
所述接近传感器数量为若干个，若干所述接近传感器设置在所述发射线圈的上表面，所述接近传感器用来获得所述发射线圈的上表面与位于所述发射线圈的上表面之上的异物的距离；
所述接近传感器与控制器电连接；
所述控制器与计算机联接；
所述计算机中包括有比较模块；
所述凸起为若干个，所述凹槽为若干个，所述凸起与所述凹槽数量一致且所述凸起与所述凹槽一一对应；每个所述凸起能够伸进其对应的那个凹槽中并且所述凸起的外壁与所述凹槽的内壁相贴合；所述凸起和凹槽分别均匀分布在所述发射线圈的顶壁和所述接收线圈的底壁上；所述凸起的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状；所述凸起与所述发射线圈的顶壁一体化连接；所述凸起能够为所述凹槽而替代，这样所述凹槽也为所述凸起所替代；在所述凸起伸进其对应的凹槽后，所述发射线圈及接收线圈之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈及接收线圈之间应该保持的最小的绝缘要求；所述接近传感器的顶端比凸起的顶端要低；所述接近传感器能够被摄像头所替代，所述摄像头设置在接收线圈上，用来拍摄接收线圈之下的物体；
所述的异物探测系统的使用方法包括如下步骤：
步骤1：在进行无线充电时，发射线圈及接收线圈面对面相对，在发射线圈向上移动接近接收线圈之前，接近传感器把获取的所述发射线圈的上表面与位于所述发射线圈的上表面之上的异物的距离数据发送到控制器中；
步骤2：然后控制器把接收到的距离数据转发到计算机中，计算机启动比较模块来把接收到的距离数据同无线充电时所述发射线圈及接收线圈之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小相比较；
步骤3：若接收到的距离数据小于所述保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，计算机就在其显示屏上显示出有异物存在于发射线圈上的提示信息，这样就能让计算机的操作人员到发射线圈所在之处进行异物清除；
步骤4：清除异物后，就把发射线圈向上接近接收线圈，让所述凸起伸进其对应的凹槽后，直至所述发射线圈及接收线圈之间的间隔大小达到无线充电时所述发射线圈及接收线圈之间应该保持的最小的绝缘要求下的间隔大小，接着当发射线圈通入交流输入电压后，就进行无线充电；
若在所述接近传感器被摄像头所替代的条件下，在发射线圈向上移动接近接收线圈之前，摄像头拍摄接收线圈之下的物体的图片并发送到控制器，再由控制器转发到计算机的显示屏进行显示，这样计算机的操作人员通过显示屏的上的图像来观察有异物存在于发射线圈上，若存在异物，执行所述步骤4。
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