CN110518708A - 一种基于双向无线充电的无人机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双向的无线充电的无人机系统,包括无线充电平台、无人机和传感器。无线充电平台设置有发射线圈;无人机包括耦合线圈,耦合线圈与发射线圈无线连接;传感器包括接收线圈,接收线圈与耦合线圈无线连接。当无人机位于无线充电平台上方或位于无线充电平台上时,发射线圈产生磁场,耦合线圈感应磁场,产生感应电流,平台为无人机的电池进行无线充电。当无人机处于空间飞行状态,且无人机位于传感器附近时,耦合线圈产生磁场,接收线圈感应磁场,产生感应电流,无人机为传感器进行无线充电以供传感器工作。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域,更具体的说是涉及一种基于双向无线充电的无人机系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。制约无人机发展的关键问题是无人机的续航时间短、航程有限。增加飞行时间有两种选择,一是增加电池的容量,但是同时电池容量增大,其重量就会增加,可能会影响无人机的正常工作;二是使用外部电源给电池充电,有线技术对于无人机的机器性发展造成障碍,无线充电能克服这些缺点。
户外部署的传感器网络通常依靠电池供电。长期部署通常需要大容量电池、太阳能电池充电或定期维护更换电池。如果将传感器网络放置在传统充电方式无法有效充电的地方,如桥下或作物生长遮挡阳光和风的田地,仅依靠电池容量将大大限制网络寿命。因此需要实现对电池的实时充电,而有线充电在户外不易实现。为实现上述问题,欲将无人机和传感器网络无线合二为一则,可以更好地解决无人机自身的续航问题的用时又解决传感器网络的寿命问题。
因此,如何实现无人机和传感器网络的实时无线充电是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于双向无线充电的无人机系统,采用无线充电平台为无人机充电,当无人机电池电量低时自动飞至无线充电平台充电;当传感器电量低时无人机自动飞至传感器处为传感器充电。无人机作为接收端和发射端进行无线充电,解决了不方便更换电池的传感器的供电问题;同时无人机在无线充电平台无线充电时和在为传感器无线充电时所使用的耦合线圈是同一个线圈,这样既可以解决无人机的负重问题,又可以更长时间的工作。整体系统可以在预设的空间范围内快速的充电,节省人力物力。解决了无人机和传感器网络进行有线充电的繁琐布置,提高充电效率,同时提高无人机的续航能力和传感器的使用寿命。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于双向无线充电的无人机系统,包括:无线充电平台、无人机和传感器;所述无线充电平台设置有发射线圈;所述无人机包括耦合线圈,所述耦合线圈与所述发射线圈无线连接,所述发射线圈产生磁场,所述耦合线圈感应所述磁场;所述传感器包括接收线圈,所述接收线圈与所述耦合线圈无线连接,所述耦合线圈产生所述磁场,所述接收线圈感应所述磁场。
优选的,所述无线充电平台还包括平台主控单元、平台功率放大器、平台信号发生器、继电器一、平台蓝牙模块、外部电源接口和发射线圈,所述发射线圈连接所述平台功率放大器,所述平台功率放大器连接所述平台信号发生器,所述平台信号发生器连接所述继电器一,所述外部电源接口连接所述平台主控单元和所述平台蓝牙模块;所述平台主控单元连接所述继电器一和所述平台蓝牙模块。
优选的,所述无人机还包括无人机主控单元、无人机整流模块、无人机电池、无人机功率放大器、无人机信号发生器、继电器二、继电器三、无人机蓝牙模块和耦合线圈,所述耦合线圈连接所述无人机整流模块和所述无人机功率放大器,所述无人机整流模块连接所述继电器三;所述无人机功率放大器连接所述无人机信号发生器,所述无人机信号发生器连接所述继电器二;所述无人机主控单元和所述无人机蓝牙模块连接至所述无人机电池;所述无人机主控单元连接所述继电器二、所述继电器三和所述无人机蓝牙模块。
优选的,所述传感器还包括传感器主控单元、传感器整流模块、传感器电池、继电器四、传感器蓝牙模块和接收线圈,所述接收线圈连接所述传感器整流模块,所述传感器整流模块连接所述继电器四,所述传感器电池连接所述传感器主控单元和所述传感器蓝牙模块;所述传感器主控单元连接所述继电器四和所述传感器蓝牙模块。
优选的,当所述无人机位于所述无线充电平台上时,所述无人机主控单元控制所述继电器三闭合,所述耦合线圈处于接收状态,同时所述无人机主控单元通过所述无人机蓝牙模块向所述平台蓝牙模块发送充电请求,所述平台蓝牙模块接收所述充电请求并传送至所述平台主控单元,所述平台主控单元控制所述继电器一闭合,所述发射线圈处于发射状态;所述无线充电平台通过所述外部电源接口连接外部电源进行供电,所述电流经过所述平台信号发生器产生高频信号,并传输至所述平台功率放大器进行信号放大,放大后的所述高频信号在所述发射线圈上产生所述磁场;所述耦合线圈感应所述发射线圈产生的磁场,并产生感应电流,所述感应电流经过所述无人机整流模块整流为直流电为所述无人机电池充电。
优选的,当所述无人机位于所述传感器上方时,所述传感器主控单元控制所述继电器四闭合,所述接收线圈处于接收状态,同时所述传感器主控单元通过所述传感器蓝牙模块向所述无人机蓝牙模块发送所述充电请求,所述无人机蓝牙模块接收所述充电请求并传输至所述无人机主控单元,所述无人机主控单元接收所述充电请求,并控制所述继电器二闭合,所述耦合线圈为发射状态;所述无人机电池产生电流,所述电流经过所述无人机信号发生器产生所述高频信号,并传输至所述无人机功率放大器进行信号放大,放大后的所述高频信号在所述耦合线圈上产生所述磁场,所述接收线圈感应所述磁场,所述接收线圈感应所述耦合线圈发射的所述磁场,并产生所述感应电流,经过所述传感器整流模块整流为所述直流电为所述传感器电池充电。
优选的,所述无人机还包括电量监测模块,所述电量监测模块连接所述无人机电池和所述无人机主控单元;所述电量监测模块检测到所述无人机电池电量不足时,通过所述无人机主控单元控制所述继电器三闭合,并通过无人机主控单元控制所述无人机蓝牙模块发送所述充电请求至所述无线充电平台,所述无线充电平台通过所述平台蓝牙模块接收所述充电请求,并传输至所述平台主控单元,所述平台主控单元控制所述继电器一闭合;所述电量检测模块检测到所述无人机电池电量充满时,通过所述无人机主控单元控制所述继电器三断开,并通过所述无人机主控单元控制所述无人机蓝牙模块发送电量充满信号至所述无线充电平台,所述无线充电平台通过所述平台蓝牙模块接收所述电量充满信号,并传输至所述平台主控单元,所述平台主控单元控制所述继电器一断开;所述平台主控单元控制所述平台蓝牙模块发送电量查询信号至所述无人机,所述无人机蓝牙模块接收所述电量查询信号并传输至所述无人机主控单元,通过所述无人机主控单元控制所述电量监测模块查询所述无人机电池电量。
优选的,所述传感器还包括电量监测模块,所述电量监测模块连接所述传感器电池和所述传感器主控单元;所述电量监测模块检测到所述传感器电池电量不足时,通过所述传感器主控单元控制所述继电器四闭合,并通过所述传感器主控单元控制所述传感器蓝牙模块发送所述充电请求至所述无人机,所述无人机通过所述无人机蓝牙模块接收所述充电请求,并传输至所述无人机主控单元,所述无人机主控单元控制所述继电器二闭合;所述电量检测模块检测到所述传感器电池电量充满时,通过所述传感器主控单元控制所述继电器四断开,并通过所述传感器主控单元控制所述传感器蓝牙模块发送电量充满信号至所述无人机,所述无人机通过所述无人机蓝牙模块接收所述电量充满信号,并传输至所述无人机主控单元,所述无人机主控单元控制所述继电器二断开;所述无人机主控单元控制所述无人机蓝牙模块发送电量查询信号至所述传感器,所述传感器机蓝牙模块接收所述电量查询信号并发送至所述传感器主控单元,通过所述传感器主控单元控制所述电量监测模块查询所述传感器电池的所述电量。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种基于双向无线充电的无人机系统,包括无线充电平台、无人机和传感器,其中无线充电平台包括发射线圈,无人机包括耦合线圈,在无人机停留在无线充电平台上进行充电时,无线充电平台处于发射状态,由发射线圈产生磁场,无人机耦合线圈为接收状态,耦合线圈感应磁场,产生交变电流,通过无人机内部设置的无人机整流模块将交变电流整流成直流电,为无人机电池充电;传感器包括接收线圈,在无人机空间飞行状态,无人机停留在传感器附近为传感器进行充电时,无人机耦合线圈处于发射状态,传感器为接收状态,无人机的耦合线圈产生磁场,传感器的接收线圈感应磁场,产生交变电流,通过传感器内部设置的传感器整流模块将交变电流整流成直流电,为传感器电池充电。本发明中的无人机耦合线圈既用作发射磁场也用作接收磁场,能够通过无线充电平台进行无线充电,同时可飞行至传感器附近为传感器进行无线充电。
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为本发明提供的无人机与无线充电平台通讯充电示意图;
图2为本发明提供的无人机与传感器通讯充电示意图;
图3为本发明提供的无线充电平台内部结构示意图;
图4为本发明提供的无人机内部结构示意图;
图5为本发明提供的无人机耦合线圈切换电路结构示意图;
图6为本发明提供的传感器内部结构示意图;
图7为本发明提供的无人机、无线充电平台和传感器之间的信号交互原理图。
1-无线充电平台;2-无人机;21-信号发生电路;22-功率放大电路;23- 整流电路;24-耦合线圈;25-继电器二;26-继电器三;27-无人机电池;3-传感器。
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。
本发明实施例公开了一种基于双向无线充电的无人机系统,包括:无线充电平台、无人机和传感器;无线充电平台设置有发射线圈;无人机包括耦合线圈,耦合线圈与发射线圈无线连接,发射线圈产生磁场,耦合线圈感应磁场;传感器包括接收线圈,接收线圈与耦合线圈无线连接,耦合线圈产生磁场,接收线圈感应磁场。
为了进一步优化上述技术方案,无线充电平台1还包括平台主控单元、平台功率放大器、平台信号发生器、继电器一、平台蓝牙模块、外部电源接口和发射线圈,发射线圈连接平台功率放大器,平台功率放大器连接平台信号发生器,平台信号发生器连接继电器一,外部电源接口连接平台蓝牙模块和平台主控单元,平台主控单元连接继电器一和平台蓝牙模块,所有连接均为电连接;在继电器一闭合时,电路导通,外部电源接口连接外部电源为平台信号发生器提供电能,平台信号发生器产生高频信号,平台功率放大器放大高频信号功率,高频信号在发射线圈发射出高频磁场;平台蓝牙模块用于无线充电平台1与无人机2之间进行通讯。平台蓝牙模块与无人机蓝牙模块之间通过发送2.4GHz高频电磁波信号进行通讯,高频电磁波信号携带有请求充电、电量查询或电量充满信号。
为了进一步优化上述技术方案,无人机2还包括无人机主控单元、无人机整流模块、无人机电池27、无人机功率放大器、无人机信号发生器、继电器二25、继电器三26、无人机蓝牙模块和耦合线圈24。其中无人机电池27 一路连接继电器二25,继电器二25连接无人机信号发生器,无人机信号发生器连接无人机功率放大器,无人机功率放大器连接耦合线圈24;无人机电池 27另一路连接继电器三26,继电器三26连接无人机整流模块,无人机整流模块连接耦合线圈24;无人机主控单元和无人机蓝牙模块连接无人机电池27;无人机主控单元连接继电器二、继电器三和无人机蓝牙模块;所有连接均为电连接。当继电器二25闭合时,该路导通,耦合线圈24处于发射状态,无人机电池27为无人机信号发生器提供电能,无人机信号发生器产生高频信号,无人机功率放大器放大高频信号功率,高频信号在耦合线圈24发射出高频磁场;当继电器三26闭合时,该路导通,耦合线圈24处于接收状态,耦合线圈24在高频磁场下感应到交变电流,交变电流通过无人机整流模块整流为直流电,向无人机电池27充电。无人机蓝牙模块用于无人机2与无线充电平台1、传感器3通讯,通过发送2.4GHz高频电磁波信号进行通讯,高频电磁波信号携带有请求充电、电量查询或电量充满信号。在同一时刻,继电器二25 和继电器三26都断开或者其一闭合,即最多只能有一个继电器闭合。
为了进一步优化上述技术方案,传感器3还包括传感器整流模块、传感器电池、继电器四、传感器蓝牙模块和接收线圈,接收线圈连接传感器整流模块,传感器整流模块连接继电器四,继电器四连接传感器电池,所有连接均为电连接。当无人机2飞至传感器3上方时通过无人机蓝牙模块和传感器蓝牙模块进行通讯,传感器蓝牙模块收到通信传输至传感器主控单元,传感器主控单元控制继电器四闭合时,电路导通,接收线圈在高频磁场下感应到交变电流,交变电流通过传感器整流模块整流为直流电,向传感器电池供电,传感器蓝牙模块用于传感器3和无人机2通讯。
为了进一步优化上述技术方案,当无人机2电量不足需要充电时,无人机2飞至无线充电平台1并悬停在无线充电平台1上方0-5cm处,通过无人机蓝牙模块与无线充电平台1的平台蓝牙模块进行通讯,平台蓝牙模块收到通讯,平台主控单元控制无线充电平台1的继电器一闭合,无线充电平台1 电路导通,外部电源为平台信号发生器提供电能产生高频信号,平台信号发生器将高频信号送至平台功率放大器进行功率放大,放大后的高频信号传输至发射线圈处发射高频磁场,同时,无人机2的无人机主控单元控制无人机2 的继电器三26闭合,无人继电器二25断开,该路导通,耦合线圈24处于接收状态,在高频磁场下感应到交变电流,通过无人机整流模块整流成直流电为无人机电池充电。当无人机电池充满时,通过无人机蓝牙模块与无线充电平台1通讯,平台主控单元控制无线充电平台1的继电器一断开,且无人机主控单元控制无人机2的继电器三26断开。
为了进一步优化上述技术方案,当传感器3电量不足时,传感器3通过传感器3蓝牙模块与无人机2通讯,无人机蓝牙模块收到通讯,无人机2飞至传感器3上方0-15cm处悬停并通过无人机主控单元控制继电器二25闭合,无人机2电路导通,耦合线圈24处于发射状态,无人机电池27为无人机信号发生器提供电能产生高频信号,无人机信号发生器将高频信号送至无人机平台功率放大器进行功率放大,放大后的高频信号传输至耦合线圈24处发射高频磁场,同时传感器主控单元控制继电器四闭合,电路导通,接收线圈在高频磁场下感应到交变电流,通过传感器整流模块整流成直流电为传感器电池充电。当传感器电池充满时,通过传感器蓝牙模块与无人机2通讯,无人机主控单元控制无人机2的继电器二25断开,传感器主控单元控制传感器3 的继电器四断开。
为了进一步优化上述技术方案,无人机2内部电路包括信号发生电路21、功率放大电路22、整流电路23、耦合线圈24、继电器二25、继电器三26和无人机电池27;继电器二25和继电器三26并联在无人机电池27的正极输出端;
信号发生电路21的DSS芯片的两个输出引脚与R2并联,R2与C1、L1 的串联电路并联,C1与C2、L2的串联电路并联,L1接在R1和C1之间, L2接在C1和C2之间,L1和L2的一端接在C1的同一端,DDS芯片的正极输入端通过继电器二25连接至无人机电池27的正极,DDS芯片的负极输入端连接至无人机电池27的负极;
功率放大电路22中的三极管Q1的栅极连接L2和C2的连接节点,Q1 的源极连接C1和C2的连接节点和耦合线圈24的连接端一,Q1的漏极连接 L3和C3,C3、L4和C4串联连接在Q1的漏极,最终连接至耦合线圈24的连接端二;
整流电路23中的R2、C5、C6、和C7并联连接,并联连接的一端接入继电器三26,并联连接的另一端连接无人机电池27的负极输出端并接地,同时,C7与C8、D1的并联电路和L5并联,C7还与C9、D2的并联电路和L6 并联,D2为二极管,L5和L6的连接节点接地,C8、D1的并联电路和L5的连接节点通过C10接入耦合线圈24的连接端二,C9、D2的并联电路和L6 的连接节点接入耦合线圈24的连接端一,其中D1和D2是型号为STPSC406 的碳化硅二极管。
实施例
本实施例提供一种基于双向无线充电的无人机系统,无线充电平台1的平台功率放大器功率为100W;发射线圈内径5cm,匝间距0.5cm,匝数10 匝,线径0.106cm,谐振频率为6.78MHz。无人机2内的耦合线圈24内径1cm,紧密缠绕10匝,线径0.05cm,谐振频率为6.78MHz,无人机2的耦合线圈24位于无人机2下部,距离无人机2起落架底部5cm。传感器3的接收线圈内径0.5cm,紧密缠绕10匝,线径0.01cm,谐振频率为6.78MHz。
当无人机2需要充电时,无人机2飞至无线充电平台1处,可停在平台上或者悬停于平台上不超过5cm的距离范围内,停在平台上时充电效果最好,距离平台越远效果越差,充电时间越长。随后无人机2与无线充电平台1进行蓝牙通讯,无线充电平台通过外部电源接口连接外部电源,无线充电平台1 继电器一闭合接通外部电源,利用功率放大器将100W的能量传输给发射线圈,发射线圈产生高频磁场;这时无人机2的继电器三26闭合,无人机2的耦合线圈24处在接收状态,感应高频磁场产生交变电流,通过无人机整流模块将交变电流整流成直流电流,向无人机电池充电,耦合线圈24接收到的电能应大于50W,充电完毕时无人机2的继电器三26断开,同时无线充电继电器一断开。
当传感器3需要充电时,无人机2飞至传感器3上方处,高度越低充电效果越好,与传感器3的高度距离应小于15CM,然后进行蓝牙通讯,无人机 2的继电器二25关闭,无人机2的耦合线圈24处于发射线圈状态,无人机电池提供5W的能量传递给耦合线圈24,耦合线圈24产生高频磁场,传感器3 继电器四闭合,接收线圈感应高频磁场产生交变电流,通过传感器整流模块将交变电流整流成直流电流,向传感器电池充电,接收线圈接收到的电能应大于0.5W,充电完毕时无人机2的继电器二25断开,同时传感器3的继电器四断开。
本发明能完全自动的由无人机2为传感器3无线充电,无人机2则在无线充电平台1充电。这样避免了布线以及日常工作所需要的人力物力,能在某些人所不能涉及到的工作地点及环境下自动工作。同时,无人机2的耦合线圈既用于发射也用于接收,通过电路开关进行切换,切换电路结构如图5 所示,当无人机2需要充电时,继电器三关闭,通路闭合,耦合线圈用于接收电能;当传感器3需要充电时,无人机2的继电器二关闭,通路闭合,耦合线圈用于发射电能。这样可以大大减轻系统重量,提高整体的工作效率,延长使用时间。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
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)
1.一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,包括:无线充电平台(1)、无人机(2)和传感器(3);所述无线充电平台(1)设置有发射线圈;所述无人机(2)包括耦合线圈(24),所述耦合线圈(24)与所述发射线圈无线连接,所述发射线圈产生磁场,所述耦合线圈(24)感应所述磁场;所述传感器(3)包括接收线圈,所述接收线圈与所述耦合线圈(24)无线连接,所述耦合线圈(24)产生所述磁场,所述接收线圈感应所述磁场。
2.根据权利要求1所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,所述无线充电平台(1)还包括平台主控单元、平台功率放大器、平台信号发生器、继电器一、平台蓝牙模块、外部电源接口和发射线圈;所述发射线圈连接所述平台功率放大器,所述平台功率放大器连接所述平台信号发生器,所述平台信号发生器连接所述继电器一;所述外部电源接口连接所述平台主控单元和所述平台蓝牙模块;所述平台主控单元连接所述继电器一和所述平台蓝牙模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,所述无人机(2)还包括无人机主控单元、无人机整流模块、无人机电池(27)和无人机功率放大器、无人机信号发生器、继电器二(25)、继电器三(26)、无人机蓝牙模块和耦合线圈(24);所述耦合线圈(24)连接所述无人机整流模块和所述无人机功率放大器,所述无人机整流模块连接所述继电器三(26);所述无人机功率放大器连接所述无人机信号发生器,所述无人机信号发生器连接所述继电器二(25);所述无人机主控单元和所述无人机蓝牙模块连接至所述无人机电池(27);所述无人机主控单元连接所述继电器二(25)、所述继电器三(26)和所述无人机蓝牙模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,所述传感器(3)还包括传感器主控单元、传感器整流模块、传感器电池、继电器四、传感器蓝牙模块和接收线圈;所述接收线圈连接所述传感器整流模块,所述传感器整流模块连接所述继电器四,所述传感器电池连接所述传感器主控单元和所述传感器蓝牙模块;所述传感器主控单元连接所述继电器四和所述传感器蓝牙模块。
5.根据权利要求3所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,当所述无人机(2)位于所述无线充电平台(1)上时,所述无人机主控单元控制所述继电器三(26)闭合,所述耦合线圈(24)处于接收状态,同时所述无人机主控单元通过所述无人机蓝牙模块向所述平台蓝牙模块发送充电请求,所述平台主控单元接收所述充电请求,并控制所述继电器一闭合,所述发射线圈处于发射状态;所述无线充电平台(1)通过所述外部电源接口连接外部电源进行供电,所述电流经过所述平台信号发生器产生高频信号,并传输至所述平台功率放大器进行信号放大,放大后的所述高频信号在所述发射线圈上产生所述磁场;所述耦合线圈(24)感应所述发射线圈产生的磁场,并产生感应电流,所述感应电流经过所述无人机整流模块整流为直流电为所述无人机电池(27)充电。
6.根据权利要求4所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,当所述无人机(2)位于所述传感器(3)上方时,所述传感器主控单元控制所述继电器四闭合,所述接收线圈处于接收状态,所述传感器主控单元通过所述传感器蓝牙模块向所述无人机蓝牙模块发送所述充电请求,所述无人机主控单元接收所述充电请求,所述无人机主控单元控制所述继电器二(25)闭合,所述耦合线圈(24)为发射状态;所述无人机电池(27)产生电流,所述电流经过所述无人机信号发生器产生所述高频信号,并传输至所述无人机功率放大器进行信号放大,放大后的所述高频信号在所述耦合线圈(24)上产生所述磁场,所述接收线圈感应所述磁场,所述接收线圈感应所述耦合线圈(24)发射的所述磁场,并产生所述感应电流,经过所述传感器整流模块整流为所述直流电为所述传感器电池充电。
7.根据权利要求3所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,所述无人机(2)还包括电量监测模块,所述电量监测模块连接所述无人机电池(27)和所述无人机主控单元;所述电量监测模块检测到所述无人机电池(27)电量不足时,所述无人机主控单元控制所述继电器三(26)闭合,并发送所述充电请求至所述无线充电平台(1),所述平台主控单元控制所述继电器一闭合;所述电量检测模块检测到所述无人机电池(27)电量充满时,通过所述无人机主控单元控制所述继电器三(26)断开,并发送电量充满信号至所述无线充电平台,所述平台主控单元控制所述继电器一断开;所述平台主控单元控制所述平台蓝牙模块发送电量查询信号至所述无人机(2),所述无人机主控单元控制所述电量监测模块查询电量。
8.根据权利要求4所述的一种基于双向无线充电的无人机系统,其特征在于,所述传感器(3)还包括电量监测模块,所述电量监测模块连接所述传感器电池和所述传感器主控单元;所述电量监测模块检测到所述传感器电池电量不足时,通过所述传感器主控单元控制所述继电器四闭合,并发送所述充电请求至所述无人机(2),所述无人机主控单元控制所述继电器二闭合;所述电量检测模块检测到所述传感器电池电量充满时,通过所述传感器主控单元控制所述继电器四断开,并发送电量充满信号至所述无人机(2),所述无人机主控单元控制所述继电器二断开;所述无人机主控单元控制所述无人机蓝牙模块发送电量查询信号至所述传感器(3),所述传感器主控单元控制所述电量监测模块查询所述电量。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113371160A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 山东建筑大学 | 一种无线反向充电的机器鱼、控制系统及控制方法 |
CN113532569A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-10-22 | 山东秉恬信息科技有限公司 | 一种用于智能水表的集成电路 |
CN114296367A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | 山东省国土空间生态修复中心 | 一种土地治理用远程遥测采集装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203491797U (zh) * | 2013-07-31 | 2014-03-19 | 蔡经纬 | 具有无线充放电功能的行动电子装置 |
CN205986346U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 武汉大学 | 一种线圈位置自动调整的无人机无线充电续航装置 |
CN107370250A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-21 | 杭州电子科技大学 | 基于ZigBee和无线电能传输的传感器节点充电系统 |
CN109742833A (zh) * | 2018-12-15 | 2019-05-10 | 深圳先进技术研究院 | 发射端、接收端、无线充电系统及无线充电方法 |
CN110040012A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 金陵科技学院 | 一种基于多发射单接收无线充电的无人机在线充电方法 |
-
2019
- 2019-08-23 CN CN201910785106.XA patent/CN110518708A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203491797U (zh) * | 2013-07-31 | 2014-03-19 | 蔡经纬 | 具有无线充放电功能的行动电子装置 |
CN205986346U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 武汉大学 | 一种线圈位置自动调整的无人机无线充电续航装置 |
CN107370250A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-21 | 杭州电子科技大学 | 基于ZigBee和无线电能传输的传感器节点充电系统 |
CN109742833A (zh) * | 2018-12-15 | 2019-05-10 | 深圳先进技术研究院 | 发射端、接收端、无线充电系统及无线充电方法 |
CN110040012A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 金陵科技学院 | 一种基于多发射单接收无线充电的无人机在线充电方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
石玉等: ""基于LoRa+无线充电的充电无人机的设计与实现"", 《电脑知识与技术》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113532569A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-10-22 | 山东秉恬信息科技有限公司 | 一种用于智能水表的集成电路 |
CN113371160A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 山东建筑大学 | 一种无线反向充电的机器鱼、控制系统及控制方法 |
CN114296367A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | 山东省国土空间生态修复中心 | 一种土地治理用远程遥测采集装置 |
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