CN113555971A - 一种多路可调的无线能量传递装置 - Google Patents

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本发明属于无线能量传输领域，特别涉及一种多路可调的无线能量传递装置。本发明的接收线圈或发射线圈的具体结构为：固定绕组固定在磁通板上，磁通板设置连接柱，活动板设置在连接柱上，并可沿着连接柱上下活动，活动板上设置活动绕组，活动绕组与固定绕组连接。本发明方便使用人员对装置进行调试，并通过显示灯LED方便调试人员进行现场调试。

Description

一种多路可调的无线能量传递装置
技术领域
本发明属于无线能量传输领域，特别涉及一种多路可调的无线能量传递装置。
背景技术
无线充电技术过程中，发射线圈、发射匹配电容、接收线圈、接收匹配电容常常会有误差，不同组合的误差会导致共振频率发生5％左右的偏差，作为磁共振方式实现充电的技术，共振频率发生偏差意味着传输效率降低，会导致接收电量的减小，在使用过程中，操作人员无法直接调试或改变工作频率。
同时工件或设备在移动运转的过程中，无线充电能力是不同的，出现时而大时而小的特点，输出电压不稳定，有时候由于电压过小并不能直接供电或进行充电，严重时出现设备长时间没有远程充电的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多路可调的无线能量传递装置。本发明方便使用人员对装置进行调试，并通过显示灯LED方便调试人员进行现场调试。
本发明的技术方案是：一种多路可调的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、可调方波、晶闸管DA、接收线圈Lj、接收匹配电容Cj，增压电路、储能电路。发射线圈Lf、发射匹配电容Cf并联后与晶闸管DA的阳极连接，晶闸管DA的阴极与电源地连接，接收线圈Lj、接收匹配电容Cj并联后与增压电路连接，增压电路与储能电路连接，可调方波与晶闸管DA的栅极连接，其特征在于：接收线圈Lj或发射线圈Lf的具体结构为：固定绕组固定在磁通板上，磁通板设置连接柱，活动板设置在连接柱上，并可沿着连接柱上下活动，活动板上设置活动绕组，活动绕组与固定绕组连接，形成接收线圈Lj或发射线圈Lf；增压电路包括场场效应管UA、升压电感LS、升压电容CS、二极管DS、显示灯LED；升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G以及显示灯LED连接，LED连接的另一端接地，升压电容CS、二极管DS串联后与升压电感LS和电源地连接；场效应管UA的源极S与储能电路连接。
根据如上所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：当电压过低时，场效应管UA关断，输入信号给升压电感LS储能，当电压适合于充电时时，场效应管UA导通，输入信号和升压电感LS一起给负载提供能量。
根据如上所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：储能电路采用超级法拉电容器CA或化学电池DA。
根据如上所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：可调方波具体电路结构为：第一电容C1和第二电阻R2并联后连接在三极管的基极与电源地之间，第一电阻R1和第三电阻R3并联后在三极管的基极与集电极之间，三极管的发射极通过第四电阻R4后与电源地连接，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4串联在三极管集电极与电源地之间，其中，第三电容C3、第四电容C4之间通过连接直接与三极管的发射极连接，电感L1与第三电容C3、第四电容C4并联，可变电容C5与电感L1并联。
根据如上所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：第一电阻R1为30KΩ、第二电阻R2为6KΩ、第三电阻R3为4.5KΩ、第四电阻R4为1KΩ、第一电容C1为680pF、第二电容C2为100pF、第三电容C3为100pF、第四电容C4为680pF，电感L1为10uH，可变电容C5为0至100pF可调。
本发明的好处是：一是通过多个地方的微调，方便使用人员调解装置的最优工作状态。二是硬件较少，价格低廉，三是通过增压电路，确保在接收电量较小时也能够储能，提高了无线充电的效能。四是输出电压较为稳定，在一端时间内无接收电能也能稳定工作。
附图说明
图1为本发明的电路示意图。
图2为可调方波的电路图。
图3为固定绕组和活动绕组连接关系示意图。
图4为线圈结构主视图。
附图标记说明：固定绕组1、活动绕组2、磁通板3、活动板4、连接柱5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的多路可调的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、可调方波、晶闸管DA、接收线圈Lj、接收匹配电容Cj，增压电路、储能电路。发射线圈Lf、发射匹配电容Cf并联后与晶闸管DA的阳极连接，晶闸管DA的阴极与电源地连接。接收线圈Lj、接收匹配电容Cj并联后与增压电路连接，增压电路与储能电路连接。可调方波与晶闸管DA的栅极连接。
如图3和图4所示，本发明的固定绕组1固定在磁通板3上，磁通板3设置连接柱5，活动板4设置在连接柱5上，并可沿着连接柱5上下活动，活动板4上设置活动绕组2，活动绕组2的一段通过导线与固定绕组1连接，形成线圈，该线圈作为接收线圈Lj或发射线圈Lf)。这样在调节过程中，通过调节活动板4相对于磁通板3的距离，即可改变无线能量传递装置的最优工作频率。
如图1所示，本发明的增压电路包括场场效应管UA、升压电感LS、升压电容CS、二极管DS、显示灯LED。升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G以及显示灯LED连接，LED连接的另一端接地，升压电容CS、二极管DS串联后与升压电感LS和电源地连接。场效应管UA的源极S与储能电路连接。当电压过低时，场效应管UA关断，输入信号给升压电感LS储能，当电压适合于充电时时，场效应管UA导通，输入信号和升压电感LS一起给负载提供能量，此时输出的电压即为升压后电压，达到了升压效果。
储能电路能够储存系统接收到的能量，给后续电路供电。储能元件采用超级法拉电容器CA或化学电池DA，或二者并联接入，当输入功率大于物联网设备所需功率时储存能量，反之给物联网设备供电，以备输入电量不够时使用。
如图2所示，本发明的可调方波包括三极管、电阻、电容等，可调方波正常工作频率为F0，三极管的特性频率为Ft，则Ft为F0的4至8倍，第一电容C1和第二电阻R2并联后连接在三极管的基极与电源地之间，第一电阻R1和第三电阻R3并联后在三极管的基极与集电极之间，三极管的发射极通过第四电阻R4后与电源地连接，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4串联在三极管集电极与电源地之间，其中，第三电容C3、第四电容C4之间通过连接直接与三极管的发射极连接，电感L1与第三电容C3、第四电容C4并联，可变电容C5与电感L1并联。作为本发明的一组参数数据，第一电阻R1为30KΩ、第二电阻R2为6KΩ、第三电阻R3为4.5KΩ、第四电阻R4为1KΩ、第一电容C1为680pF、第二电容C2为100pF、第三电容C3为100pF、第四电容C4为680pF，电感L1为10uH，可变电容C5为0至100pF可调，在此情况下，通过可变电容C5从0调节100pF，工作频率F0增加至1.2F0左右，从而实现工作频率的调制。
本发明的多路可调的无线能量传递装置，在进行调试过程中，通过调节接收线圈Lj或发射线圈Lf上活动板4的高度和调节可变电容C5的大小，可以调节该装置的工作频率，并通过显示灯LED的亮度可以直观的看出相互之间的匹配情况，由于本发明有储能电路，所以在调试过程中无需接入负债，且在显示灯LED最亮时表示此时系统工作在最优的频率状态下。

Claims (5)

1.一种多路可调的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、可调方波、晶闸管DA、接收线圈Lj、接收匹配电容Cj，增压电路、储能电路。发射线圈Lf、发射匹配电容Cf并联后与晶闸管DA的阳极连接，晶闸管DA的阴极与电源地连接，接收线圈Lj、接收匹配电容Cj并联后与增压电路连接，增压电路与储能电路连接，可调方波与晶闸管DA的栅极连接，其特征在于：接收线圈Lj或发射线圈Lf的具体结构为：固定绕组固定在磁通板上，磁通板设置连接柱，活动板设置在连接柱上，并可沿着连接柱上下活动，活动板上设置活动绕组，活动绕组与固定绕组连接，形成接收线圈Lj或发射线圈Lf；增压电路包括场场效应管UA、升压电感LS、升压电容CS、二极管DS、显示灯LED；升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G以及显示灯LED连接，LED连接的另一端接地，升压电容CS、二极管DS串联后与升压电感LS和电源地连接；场效应管UA的源极S与储能电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：当电压过低时，场效应管UA关断，输入信号给升压电感LS储能，当电压适合于充电时时，场效应管UA导通，输入信号和升压电感LS一起给负载提供能量。
3.根据权利要求1所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：储能电路采用超级法拉电容器CA或化学电池DA。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：可调方波具体电路结构为：第一电容C1和第二电阻R2并联后连接在三极管的基极与电源地之间，第一电阻R1和第三电阻R3并联后在三极管的基极与集电极之间，三极管的发射极通过第四电阻R4后与电源地连接，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4串联在三极管集电极与电源地之间，其中，第三电容C3、第四电容C4之间通过连接直接与三极管的发射极连接，电感L1与第三电容C3、第四电容C4并联，可变电容C5与电感L1并联。
5.根据权利要求4所述的一种多路可调的无线能量传递装置，其特征在于：第一电阻R1为30KΩ、第二电阻R2为6KΩ、第三电阻R3为4.5KΩ、第四电阻R4为1KΩ、第一电容C1为680pF、第二电容C2为100pF、第三电容C3为100pF、第四电容C4为680pF，电感L1为10uH，可变电容C5为0至100pF可调。
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