CN109672272A - 一种无线供电系统及其表面异物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线供电系统的表面异物检测装置，包括线盘、设置于所述线盘内并用于带动所述线盘表面振动的振动马达、设置于所述线盘表面边缘的若干个压电传感器，以及与各个所述压电传感器信号连接的控制器；所述控制器用于按照预定周期控制所述振动马达的运行状态，且各所述压电传感器用于在所述线盘表面存在异物时将其振动转化为突变的交变电压信号并发送给所述控制器。本发明通过振动马达带动线盘表面振动，同时在异物出现时驱使异物振动，并通过若干个压电传感器检测异物在振动过程中与线盘表面相撞产生的突变交变电压信号，如此精确、有效地实现对线盘表面异物的检测。本发明还公开一种无线供电系统，其有益效果如上所述。
Description
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，特别涉及一种无线供电系统的表面异物检测装置。本发明还涉及一种包括上述表面异物检测装置的无线供电系统。
背景技术
随着无线技术的发展，越来越多的无线电子产片已得到广泛使用，比如无线通讯设备、无线供电设备等。
以无线供电设备为例，无线供电是一种方便安全的新技术，无需任何物理上的连接，电能可以近距离无接触地传输给负载。当前大功率无线供电设备一般属于近场电磁传输，其频率由于技术等方面的制约，主要使用10KHz～200KHz内的无线信号。该频率范围内的电磁波容易在导体内部产生涡流发热，尤其是导磁导体，比如铁或大部分铁合金等，因磁场感应涡流加热原理，比其余导体加热更快。因此，在无线电能传输设备的发射、接收线圈之间严禁出现异物，尤其是金属异物，一旦检测异物出现，则需要及时处理。
无线供电系统在运行过程中，对于发射、接收线圈之间的异物检测尤为重要。在现有技术中，无线供电设备检测异物的方法主要是通过金属检测电路完成，但是由于发射、接收线圈自身为金属导体及导磁体，以及功率电磁输出时的谐波影响，金属检测电路往往无法精确地实现金属异物的检测，容易出现误判的情况，检测效果欠佳，并且金属检测电路仅能检测金属异物，对于非金属异物则无法顺利实现检测。
因此，如何有效、精确地实现对无线供电系统中发射、接收线圈之间的异物检测，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线供电系统的表面异物检测装置，能够有效、精确地实现对无线供电系统中发射、接收线圈之间的异物检测。本发明的另一目的是提供一种包括上述表面异物检测装置的无线供电系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种无线供电系统的表面异物检测装置，包括线盘、设置于所述线盘内并用于带动所述线盘表面振动的振动马达、设置于所述线盘表面边缘的若干个压电传感器，以及与各个所述压电传感器信号连接的控制器；所述控制器用于按照预定周期控制所述振动马达的运行状态，且各所述压电传感器用于在所述线盘表面存在异物时将其振动转化为突变的交变电压信号并发送给所述控制器。
优选地，所述线盘包括顶壳和底壳，所述振动马达设置于所述顶壳与底壳之间，且所述振动马达的输出端与所述顶壳抵接。
优选地，所述顶壳与底壳之间还设置有用于发射或接收无线充电信号、呈盘状的线圈，且所述线圈的中心位置处开设有垂直贯通的通孔，所述振动马达设置于所述通孔内。
优选地，所述线圈的底面紧贴在所述底壳表面，且所述顶壳的底面与所述线圈的表面之间设置有用于缓冲振动的弹性垫圈。
优选地，还包括连接在各所述压电传感器与所述控制器之间、用于对各所述压电传感器的检测信号进行预处理以便于识别的预处理模块。
优选地，所述弹性垫圈具体为O型橡胶圈。
优选地，所述压电传感器具体为压电陶瓷片。
本发明还提供一种无线供电系统，包括如上述任一项所述的表面异物检测装置。
本发明所提供的无线供电系统的表面异物检测装置，主要包括线盘、振动马达、压电传感器和控制器。其中，线盘为表面异物检测装置的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件。振动马达设置在线盘内部，主要用于通过自身的振动带动线盘的表面同步振动。压电传感器可同时设置多个，分布在线盘的表面边缘位置，该压电传感器主要用于检测线盘表面存在的异物，其检测机制为压电效果，当线盘表面不存在异物时，仅能检测到振动马达带来的平缓、均匀的振动所产生的交变电压信号，而当线盘表面存在异物时，异物受到振动马达的振动而受激振动，在异物下落时与线盘表面产生撞击，造成突发、剧烈的振动，如此将在压电传感器中产生突变的交变电压信号。控制器主要用于控制振动马达的运动状态，同时根据各个压电传感器的检测信号判断线盘表面的异物存在情况，以便在检测到异物出现后及时通知技术人员。因此，本发明所提供的无线供电系统的表面异物检测装置，通过振动马达带动线盘表面振动，同时在异物出现时驱使异物振动，并通过若干个压电传感器检测异物在振动过程中与线盘表面相撞产生的突变交变电压信号，如此精确、有效地实现对线盘表面异物的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明所提供的一种具体实施方式的模块结构示意图。
其中，图1—图3中：
线盘—1，顶壳—101，底壳—102，振动马达—2，压电传感器—3，控制器—4，线圈—5，弹性垫圈—6，预处理模块—7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的剖视图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，无线供电系统的表面异物检测装置主要包括线盘1、振动马达2、压电传感器3和控制器4。
其中，线盘1为表面异物检测装置的主体结构，主要用于安装和容纳其余零部件。
振动马达2设置在线盘1内部，主要用于通过自身的振动带动线盘1的表面同步振动。压电传感器3可同时设置多个，分布在线盘1的表面边缘位置，该压电传感器3主要用于检测线盘1表面存在的异物，其检测机制为压电效果，当线盘1表面不存在异物时，仅能检测到振动马达2带来的平缓、均匀的振动所产生的交变电压信号，而当线盘1表面存在异物时，异物受到振动马达2的振动而受激振动，在异物下落时与线盘1表面产生撞击，造成突发、剧烈的振动，如此将在压电传感器3中产生突变的交变电压信号。此处优选地，该压电传感器3具体可为压电陶瓷片，当然还可以为压电单晶中的石英晶体等。
控制器4主要用于控制振动马达2的运动状态，同时根据各个压电传感器3的检测信号判断线盘1表面的异物存在情况，以便在检测到异物出现后及时通知技术人员。
因此，本实施例所提供的无线供电系统的表面异物检测装置，通过振动马达2带动线盘1表面振动，同时在异物出现时驱使异物振动，并通过若干个压电传感器3检测异物在振动过程中与线盘1表面相撞产生的突变交变电压信号，如此精确、有效地实现对线盘1表面异物的检测。
在关于线盘1的一种优选实施方式中，该线盘1为分体式结构，具体包括互相扣合的顶壳101和底壳102。其中，振动马达2设置在顶壳101和底壳102之间，并且振动马达2的输出端与顶壳101抵接。如此，当振动马达2正常运行时，即可带动顶壳101同步振动，从而使顶壳101表面的异物振动。
进一步的，为方便实现无线供电系统的无线信号发射和接收，本实施例在顶壳101和底壳102之间设置了线圈5。为方便线圈5的安装和固定，本实施例中可将线圈5设置为盘状，同时顶壳101和底壳102一般也可为圆盘状。同时，为避免线圈5和振动马达2在线盘1内互相干涉，本实施例在线盘1的中心位置处开设了垂直贯通的通孔，从而可将振动马达2垂向设置于该通孔内，同时保持振动马达2的输出端与顶壳101的抵接。另外，线圈5的有效工作面积在线盘1内占据中心面积，而压电传感器3设置在线盘1表面边缘，可避免对线圈5的运行造成不良影响。
更进一步的，考虑到线圈5设置在顶壳101和底壳102之间，顶壳101需要振动而底壳102并不需要，因为底壳102若同样振动，则可能会对顶壳101的振动造成干扰，针对此，本实施例将线圈5的底面紧贴在底壳102的表面上，同时在顶壳101的底面与线圈5的表面之间设置了弹性垫圈6。该弹性垫圈6可缓冲掉顶壳101底面对线圈5的大部分振动，进而使得底壳102受到的来自顶壳101的振动冲击大幅削弱，底壳102的振动带来的干扰可以忽略不计。此处优选地，该弹性垫圈6具体可为O型橡胶圈，当然，还可以为海绵垫圈等。
如图3所示，图3为本发明所提供的一种具体实施方式的模块结构示意图。
此外，为方便控制器4识别、分析各个压电传感器3的检测信号，本实施例在各个压电传感器3与控制器4之间增设了预处理模块7。该预处理模块7主要用于对各个压电传感器3的检测信号进行预处理，以便控制器4方便、快速地进行识别和判断。具体的，该预处理模块7主要包括高通滤波器、低通滤波器、放大器、比较器和SR触发器，各个压电传感器3的检测信号首先经过高通滤波器和低通滤波器的处理形成高频波形，然后再由放大器进行放大，之后经过比较器比较后输出电平，最后由SR触发器输出明确异物信号给控制器4。
本实施例还提供一种无线供电系统，主要包括发射机构、接收机构以及表面异物检测装置等，其中，该表面异物检测装置与上述相关内容相同，此处不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种无线供电系统的表面异物检测装置，其特征在于，包括线盘(1)、设置于所述线盘(1)内并用于带动所述线盘(1)表面振动的振动马达(2)、设置于所述线盘(1)表面边缘的若干个压电传感器(3)，以及与各个所述压电传感器(3)信号连接的控制器(4)；所述控制器(4)用于按照预定周期控制所述振动马达(2)的运行状态，且各所述压电传感器(3)用于在所述线盘(1)表面存在异物时将其振动转化为突变的交变电压信号并发送给所述控制器(4)。
2.根据权利要求1所述的表面异物检测装置，其特征在于，所述线盘(1)包括顶壳(101)和底壳(102)，所述振动马达(2)设置于所述顶壳(101)与底壳(102)之间，且所述振动马达(2)的输出端与所述顶壳(101)抵接。
3.根据权利要求2所述的表面异物检测装置，其特征在于，所述顶壳(101)与底壳(102)之间还设置有用于发射或接收无线充电信号、呈盘状的线圈(5)，且所述线圈(5)的中心位置处开设有垂直贯通的通孔，所述振动马达(2)设置于所述通孔内。
4.根据权利要求3所述的表面异物检测装置，其特征在于，所述线圈(5)的底面紧贴在所述底壳(102)表面，且所述顶壳(101)的底面与所述线圈(5)的表面之间设置有用于缓冲振动的弹性垫圈(6)。
5.根据权利要求4所述的表面异物检测装置，其特征在于，还包括连接在各所述压电传感器(3)与所述控制器(4)之间、用于对各所述压电传感器(3)的检测信号进行预处理以便于识别的预处理模块(7)。
6.根据权利要求5所述的表面异物检测装置，其特征在于，所述弹性垫圈(6)具体为O型橡胶圈。
7.根据权利要求6所述的表面异物检测装置，其特征在于，所述压电传感器具体为压电陶瓷片。
8.一种无线供电系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的表面异物检测装置。
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