CN113555972B - 一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线能量传输领域，特别涉及一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置。本发明的电路通过调节滑动电阻的大小，可以较为方便的调节晶闸管的工作频率，这样即使匹配电容、线圈参数发射变化，使最优频率改变，也可以通过调节电阻改变工作频率，使系统工作在发射和接收的最优频率。
Description
技术领域
本发明属于无线能量传输领域，特别涉及一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置。
背景技术
磁共振能有效的传输能量，需要满足两个最基本的条件，发射线圈和接收线圈具有相同的共振频率，发射线圈的发射频率要在线圈的共振频率上。不满足这两个基本条件，其能量传输基本没有实用性。
但现实中，由于不同批次的同一规格型号的匹配电容有5％的误差，发射线圈误差更是达到10％，导致不同批次的不同厂家的线圈共振频率偏移大，导致固定的线圈驱动频率会偏离线圈本身固有的共振频率点，频率不同步。即使为同一批次其不同产品之间也具有一定的误差，影响能量传递效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置。本发明的电路通过调节滑动电阻的大小，可以较为方便的调节晶闸管的工作频率，这样即使匹配电容、线圈参数发射变化，使最优频率改变，也可以通过调节电阻改变工作频率，使系统工作在发射和接收的最优频率。
本发明的技术方案是：一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、方波产生器、晶闸管D、接收线圈Lj、接收匹配电容Cj，发射线圈Lf、发射匹配电容Cf并联后与晶闸管D的阳极连接，晶闸管D的阴极与电源地连接，方波产生器与晶闸管D的栅极连接，其特征在于：方波产生器包括芯片UC、电阻R1、滑动电阻R2、频率产生电容C1、电容C2，芯片UC为NE555芯片，芯片UC的VCC脚和RST脚与电源连接，电阻R1接在电源与DIG脚之间，滑动电阻R2接在DIG脚与TRI脚之间，TRI脚和THR脚短接，频率产生电容C1接在TRI脚和地之间，电容C2接在CON脚和地之间。
根据如上所述的一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，其特征在于：频率产生电容C1为0.01uF，电容C2为1uF，电阻R1为2.1KΩ，滑动电阻R2的电阻变化在为35KΩ至70KΩ之间可调。
根据如上所述的一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，其特征在于：还包括增压电路和储能电路，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。
根据如上所述的一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，其特征在于：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，升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G连接，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。
根据如上所述的一种简易的便于调制发射频率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，或二者并联接入。
本发明的好处是：一是方便调节方波产生器的工作频率，使系统工作在发射和接收的最优频率。二是通过增压电路，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。三是输出电压较为稳定，在一端时间内不接受能够并不会影响系统工作。
附图说明
图1为本发明的电路示意图。
图2为方波产生器的电路图。
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，本发明的一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、方波产生器、晶闸管D、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D的阳极连接，晶闸管D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。方波产生器与晶闸管D的栅极连接，方波产生器产生波形。
如图2所示，本发明的方波产生器包括芯片UC、电阻R1、滑动电阻R2、频率产生电容C1、电容C2，本发明的芯片UC可以为NE555芯片，芯片UC的VCC脚和RST脚与电源连接，电阻R1接在电源与DIG脚之间，滑动电阻R2接在DIG脚与TRI脚之间，TRI脚和THR脚短接，频率产生电容C1接在TRI脚和地之间，电容C2接在CON脚和地之间。OUT为方波信号输出，其输出频率为f＝1/T＝1/{0.69(R1+2R2)C1}，因为本电路中滑动电阻R2的值可以通过手动调节，从而可以调节本发明的方波信号输出频率，进而实现发射频率的调制。如本发明中，频率产生电容C1为0.01uF，电容C2为1uF，电阻R1为2.1KΩ，滑动电阻R2的电阻变化在为35至70KΩ之间，这样输出方波频率可以在1000H z至2000Hz调节，从而实现使发射频率在相应的工作频率间调节。
如图1所示，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。升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G连接，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，如发射线圈与接收线圈距离太远时，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1所示，本发明的装置在加工调试过程中，首先通过仪器测量相应发射接收线圈的最优工作频率，对应的调节滑动电阻R2的电阻，使方波产生器工作在最优工作频率，既可以使本发明的装置最终工作在最优的发射和接收频率中，提高效率。
Claims (2)
1.一种简易的便于调制发射频率的无线能量传递装置，包括发射线圈Lf、发射匹配电容Cf、方波产生器、晶闸管D、接收线圈Lj、接收匹配电容Cj，发射线圈Lf、发射匹配电容Cf并联后与晶闸管D的阳极连接，晶闸管D的阴极与电源地连接，方波产生器与晶闸管D的栅极连接，其特征在于：方波产生器包括芯片UC、电阻R1、滑动电阻R2、频率产生电容C1、电容C2，芯片UC为NE555芯片，芯片UC的VCC脚和RST脚与电源连接，电阻R1接在电源与DIG脚之间，滑动电阻R2接在DIG脚与TRI脚之间，TRI脚和THR脚短接，频率产生电容C1接在TRI脚和地之间，电容C2接在CON脚和地之间，还包括增压电路和储能电路，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；增压电路包括场效应管UA、升压电感LS、升压电容CS、二极管DS，升压电感LS与场效应管UA的漏极和栅极G连接，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，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。
2.根据权利要求1所述的一种简易的便于调制发射频率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，或二者并联接入。
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