CN204632212U - 一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，包括用于无线电能产生并发射的电能发射模块和用于无线电能接收的电能接收模块；所述电能发射模块包括依次连接的信号发生电路、高频驱动电路、高频振荡电路和发射线圈，以及为所述信号发生电路、所述高频驱动电路和所述高频振荡电路供电的供电电源；所述电能接收模块包括依次连接的接收线圈、整流滤波电路和负载,所述供电电源包括芯片78L12，本实用新型设计新颖，结构简单，采用直流+15V电源为教学实训装置供电，可以避免学生发生触电的危险事故，可手动调节高频振荡频率，方便学生在实验过程中记录观察振荡频率对电能传输效率的影响，投入成本低，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置。
背景技术
无线电能传输技术是借助某种载体实现无直接电气接触式的电能传输技术，根据其传输原理的不同，可以分为三类：电磁感应耦合式、微波无线能量传输式和磁耦合谐振式，而其中磁耦合谐振式基于近场强耦合的概念，主要利用两个具有相同谐振频率物体之间可以实现高效的能量交换为理论依据，相较而言，传输距离适中，功率较大，对周围环境影响微弱，因此更加安全可靠，成为目前无线电能传输技术领域中重要的发展方向，经对现有专利技术的检索发现，熊鹰等人在专利ZL201310410645.8中提出了《一种磁耦合谐振式无线电能传输装置》中利用磁谐振耦合无线电能传输技术有效克服了有线输电方式存在的易产生接触火花、设备移动灵活性差的缺点；向学位等人在专利ZL201410180860.8中提出了《磁谐振耦合无线电能传输系统的实现方法》引入了恒阻型直流变换模块来代替现有技术中的直流变换模块，使负载系统的输入阻抗始终与高频功率放大模块的输出阻抗共轭匹配，因此能够自动追踪电能的最大传输效率，但是上述两种方案在应用于教学实训的过程中存在以下问题，第一，其内容均只涉及高频谐振电路的设计方法，并不涉及高频驱动电路、电源电路等设计方法，系统性较差，且电源采用高压供电，学生有可能发生触电的危险；第二，设计方案复杂，导致成本偏高，电路集成化高，模块化较差，不利于学生学习掌握磁耦合谐振式无线电能传输系统的原理知识，因此并不适合作为教学实训装置来使用；第三，发射频率不能手动调节，不利于学生在实验过程中记录观察驱动信号频率对电能传输效率的影响以及阻抗的变化。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其设计新颖合理，结构简单，低压供电，可手动调节高频振荡频率，装置中各个模块划分清晰，投入成本低，可以避免学生发生触电的危险事故，实用性强，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：包括用于无线电能产生并发射的电能发射模块和用于无线电能接收的电能接收模块；所述电能发射模块包括依次连接的信号发生电路、高频驱动电路、高频振荡电路和发射线圈，以及为所述信号发生电路、所述高频驱动电路和所述高频振荡电路供电的供电电源；所述电能接收模块包括依次连接的接收线圈、整流滤波电路和负载；所述供电电源包括芯片78L12，所述芯片78L12的第1管脚接+15V电源输出端，芯片78L12的第1管脚和+15V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C3和极性电容C4的一端相接，芯片78L12的第2管脚经电感L1接+12V电源输出端，芯片78L12的第2管脚和电感L1的连接端与并联的非极性电容C5和极性电容C6的一端相接，电感L1和+12V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C7和极性电容C8的一端相接，所述芯片78L12的第3管脚、并联的非极性电容C3和极性电容C4的另一端、并联的非极性电容C5和极性电容C6的另一端以及并联的非极性电容C7和极性电容C8的另一端均接地。
上述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述信号发生电路包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第2管脚经电阻R5接滑动电阻Rw的滑动端，滑动电阻Rw的一个固定端经电阻R3接芯片SG3525的第16管脚，滑动电阻Rw的另一个固定端经电阻R4接地，芯片SG3525的第11管脚与二极管D5的阳极相接，芯片SG3525的第13管脚和第15管脚均与+15V电源输出端相接。
上述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述高频驱动电路包括三极管Q1、三极管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与所述二极管D5的阴极相接，三极管Q1的集电极与+12V电源输出端相接，所述场效应管Q3的栅极和场效应管Q4的栅极均与三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极的连接端相接，场效应管Q3的源极和场效应管Q4的漏极均与电阻R7的一端相接，三极管Q2的集电极和场效应管Q4的源极均接地。
上述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述高频振荡电路包括场效应管Q5，所述场效应管Q5的栅极与所述电阻R7的另一端相接，场效应管Q5的漏极分三路，一路经电感L2与+15V电源输出端相接，另一路经非极性电容C9与场效应管Q5的源极相接，第三路与非极性电容C10的一端相接。
上述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述发射线圈包括电感L3，所述电感L3的一端与非极性电容C10的另一端相接，电感L3的另一端与非极性电容C9和场效应管Q5的源极的连接端相接。
上述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述接收线圈包括电感L4，所述电感L4的一端与非极性电容C11的一端相接；
所述整流滤波电路由四个二极管组成的桥式整流电路和非极性电容C12构成，所述桥式整流电路的一个交流输入端与非极性电容C11的另一端相接，桥式整流电路的另一个交流输入端与电感L4的另一端相接，所述非极性电容C12并接在桥式整流电路的两个直流输出端；
所述负载包括电阻RL和发光二极管LED，所述电阻RL的一端与非极性电容C12的一端相接，电阻RL的另一端经所述发光二极管LED与非极性电容C12的另一端相接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型设计方案完整，电路结构简单，装置中各个模块划分清晰，实现成本低，实用性强。
2、本实用新型通过设计供电电源电路，采用直流+15V电源为教学实训装置供电，可以避免学生发生触电的危险事故。
3、本实用新型采用硬件的方式实现无线电能传输，没有可编程的控制器，避免的繁琐的软件设计，系统的稳定性和可靠性更强。
4、本实用新型高频驱动信号的频率可手动调节，方便学生在实验过程中记录观察高频驱动信号中频率对电能传输效率的影响以及阻抗的变化，使用效果好，特别适用于高校教学实训的过程中，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，低压供电，可手动调节高频振荡频率，装置中各个模块划分清晰，投入成本低，可以避免学生发生触电的危险事故，实用性强，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型信号发生电路的电路原理图。
图3为本实用新型供电电源电路的电路原理图。
图4为本实用新型高频驱动电路的电路原理图。
图5为本实用新型高频振荡电路和发射线圈的电路连接关系示意图。
图6为本实用新型接收线圈、整流滤波电路和负载的电路连接关系示意图。
附图标记说明:
1—供电电源电路； 2—信号发生电路； 3—高频驱动电路；
4—高频振荡电路； 5—发射线圈； 6—接收线圈；
7—整流滤波电路； 8—负载。
具体实施方式
如图1和图3所示，本实用新型包括用于无线电能产生并发射的电能发射模块和用于无线电能接收的电能接收模块；所述电能发射模块包括依次连接的信号发生电路2、高频驱动电路3、高频振荡电路4和发射线圈5，以及为所述信号发生电路2、所述高频驱动电路3和所述高频振荡电路4供电的供电电源1；所述电能接收模块包括依次连接的接收线圈6、整流滤波电路7和负载8；所述供电电源1包括芯片78L12，所述芯片78L12的第1管脚接+15V电源输出端，芯片78L12的第1管脚和+15V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C3和极性电容C4的一端相接，芯片78L12的第2管脚经电感L1接+12V电源输出端，芯片78L12的第2管脚和电感L1的连接端与并联的非极性电容C5和极性电容C6的一端相接，电感L1和+12V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C7和极性电容C8的一端相接，所述芯片78L12的第3管脚、并联的非极性电容C3和极性电容C4的另一端、并联的非极性电容C5和极性电容C6的另一端以及并联的非极性电容C7和极性电容C8的另一端均接地。
如图2所示，本实施例中，所述信号发生电路2包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第2管脚经电阻R5接滑动电阻Rw的滑动端，滑动电阻Rw的一个固定端经电阻R3接芯片SG3525的第16管脚，滑动电阻Rw的另一个固定端经电阻R4接地，芯片SG3525的第11管脚与二极管D5的阳极相接，芯片SG3525的第13管脚和第15管脚均与+15V电源输出端相接。
如图4所示，本实施例中，所述高频驱动电路3包括三极管Q1、三极管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与所述二极管D5的阴极相接，三极管Q1的集电极与+12V电源输出端相接，所述场效应管Q3的栅极和场效应管Q4的栅极均与三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极的连接端相接，场效应管Q3的源极和场效应管Q4的漏极均与电阻R7的一端相接，三极管Q2的集电极和场效应管Q4的源极均接地。
如图5所示，本实施例中，所述高频振荡电路4包括场效应管Q5，所述场效应管Q5的栅极与所述电阻R7的另一端相接，场效应管Q5的漏极分三路，一路经电感L2与+15V电源输出端相接，另一路经非极性电容C9与场效应管Q5的源极相接，第三路与非极性电容C10的一端相接。
如图5所示，本实施例中，所述发射线圈5包括电感L3，所述电感L3的一端与非极性电容C10的另一端相接，电感L3的另一端与非极性电容C9和场效应管Q5的源极的连接端相接。
如图6所示，所述接收线圈6包括电感L4，所述电感L4的一端与非极性电容C11的一端相接；
所述整流滤波电路7由四个二极管组成的桥式整流电路和非极性电容C12构成，所述桥式整流电路的一个交流输入端与非极性电容C11的另一端相接，桥式整流电路的另一个交流输入端与电感L4的另一端相接，所述非极性电容C12并接在桥式整流电路的两个直流输出端；
所述负载8包括电阻RL和发光二极管LED，所述电阻RL的一端与非极性电容C12的一端相接，电阻RL的另一端经所述发光二极管LED与非极性电容C12的另一端相接。
本实用新型实际使用时，通过供电电源电路1中78L12将+15V电源转换为+12V电源，分别对信号发生电路2和高频驱动电路3供电，避免采用单一电源为装置供电，受高频振荡电路4影响，使系统效率降低，增加电感L1进一步降低高频振荡电路4对+12V电源的影响，信号发生电路2采用专用PWM控制集成芯片SG3525，芯片SG3525内部集成有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路，通过手动调节滑动电路改变基准电压的大小，送入到高频驱动电路3中，采用两级驱动电路，接成互补驱动方式，前级采用三极管驱动，后级采用场效应管驱动，使得输出电流提升，驱动高频振荡电路4使谐振电路开始振荡，当振荡频率与发射线圈5中的LC的谐振频率相同时产生共振，电能无线传输至电能接收模块，接收线圈6和发射线圈5使用完全一致的线圈，将接收到的电能经过整流滤波电路7整流实现向负载8提供连续直流信号，装置运行稳定，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：包括用于无线电能产生并发射的电能发射模块和用于无线电能接收的电能接收模块；所述电能发射模块包括依次连接的信号发生电路(2)、高频驱动电路(3)、高频振荡电路(4)和发射线圈(5)，以及为所述信号发生电路(2)、所述高频驱动电路(3)和所述高频振荡电路(4)供电的供电电源(1)；所述电能接收模块包括依次连接的接收线圈(6)、整流滤波电路(7)和负载(8)；所述供电电源(1)包括芯片78L12，所述芯片78L12的第1管脚接+15V电源输出端，芯片78L12的第1管脚和+15V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C3和极性电容C4的一端相接，芯片78L12的第2管脚经电感L1接+12V电源输出端，芯片78L12的第2管脚和电感L1的连接端与并联的非极性电容C5和极性电容C6的一端相接，电感L1和+12V电源输出端的连接端与并联的非极性电容C7和极性电容C8的一端相接，所述芯片78L12的第3管脚、并联的非极性电容C3和极性电容C4的另一端、并联的非极性电容C5和极性电容C6的另一端以及并联的非极性电容C7和极性电容C8的另一端均接地。
2.按照权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述信号发生电路(2)包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第2管脚经电阻R5接滑动电阻Rw的滑动端，滑动电阻Rw的一个固定端经电阻R3接芯片SG3525的第16管脚，滑动电阻Rw的另一个固定端经电阻R4接地，芯片SG3525的第11管脚与二极管D5的阳极相接，芯片SG3525的第13管脚和第15管脚均与+15V电源输出端相接。
3.按照权利要求2所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述高频驱动电路(3)包括三极管Q1、三极管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与所述二极管D5的阴极相接，三极管Q1的集电极与+12V电源输出端相接，所述场效应管Q3的栅极和场效应管Q4的栅极均与三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极的连接端相接，场效应管Q3的源极和场效应管Q4的漏极均与电阻R7的一端相接，三极管Q2的集电极和场效应管Q4的源极均接地。
4.按照权利要求3所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述高频振荡电路(4)包括场效应管Q5，所述场效应管Q5的栅极与所述电阻R7的另一端相接，场效应管Q5的漏极分三路，一路经电感L2与+15V电源输出端相接，另一路经非极性电容C9与场效应管Q5的源极相接，第三路与非极性电容C10的一端相接。
5.按照权利要求4所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述发射线圈(5)包括电感L3，所述电感L3的一端与非极性电容C10的另一端相接，电感L3的另一端与非极性电容C9和场效应管Q5的源极的连接端相接。
6.按照权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输教学实训装置，其特征在于：所述接收线圈(6)包括电感L4，所述电感L4的一端与非极性电容C11的一端相接；
所述整流滤波电路(7)由四个二极管组成的桥式整流电路和非极性电容C12构成，所述桥式整流电路的一个交流输入端与非极性电容C11的另一端相接，桥式整流电路的另一个交流输入端与电感L4的另一端相接，所述非极性电容C12并接在桥式整流电路的两个直流输出端；
所述负载(8)包括电阻RL和发光二极管LED，所述电阻RL的一端与非极性电容C12的一端相接，电阻RL的另一端经所述发光二极管LED与非极性电容C12的另一端相接。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105575235A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-11 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种磁耦合无线能量传输仿真实验方法及装置 |
| CN106448376A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种单片机控制的无线电能传输教学实训装置 |
| CN107733104A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 西北工业大学 | 一种基于d类功率放大器的无线电能传输装置 |
| CN110619793A (zh) * | 2019-10-03 | 2019-12-27 | 上海图菱新能源科技有限公司 | 无线输电实验系统及方法 |
| CN110768325A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-02-07 | 合肥工业大学 | 一种无线电能传输点灯电子玩具 |
| CN111179704A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-19 | 北京中诚博睿教育科技有限公司 | 一种电子无线输电儿童益智教具 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105575235A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-11 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种磁耦合无线能量传输仿真实验方法及装置 |
| CN105575235B (zh) * | 2016-02-18 | 2018-09-11 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种磁耦合无线能量传输仿真实验方法及装置 |
| CN106448376A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种单片机控制的无线电能传输教学实训装置 |
| CN107733104A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 西北工业大学 | 一种基于d类功率放大器的无线电能传输装置 |
| CN107733104B (zh) * | 2017-11-14 | 2024-04-05 | 西北工业大学 | 一种基于d类功率放大器的无线电能传输装置 |
| CN110619793A (zh) * | 2019-10-03 | 2019-12-27 | 上海图菱新能源科技有限公司 | 无线输电实验系统及方法 |
| CN110768325A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-02-07 | 合肥工业大学 | 一种无线电能传输点灯电子玩具 |
| CN111179704A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-19 | 北京中诚博睿教育科技有限公司 | 一种电子无线输电儿童益智教具 |
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