CN207134877U - 一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统，金属异物检测系统应用于包括同步振荡器和谐振环的无线发射机，该系统包括频率检测模块及控制模块，频率检测模块的输入端与同步振荡器的检测端相连，频率检测模块的输出端与控制模块的输入端相连；控制模块的输出端与同步振荡器的控制端相连，用于当根据谐振环的初始谐振频率和发射频率之间的差值判断出谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制无线发射机停止工作。本实用新型通过频率检测电路检测无线发射机的发射频率，然后控制电路根据发射频率和初始谐振频率的差值判断出发射线圈上有金属异物时，控制无线发射机停止工作，不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

Description

一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统

技术领域

本实用新型涉及无线供电技术领域，特别是涉及一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统。

背景技术

随着无线供电技术的发展，无线供电系统的应用越来越广泛。无线供电系统包括无线发射机和无线接收机。无线发射机包括发射线圈和谐振电容(发射线圈和谐振电容构成谐振环，谐振环的谐振频率的大小由发射线圈的电感值和谐振电容的电容值决定，此谐振频率为固有频率)，无线发射机的发射频率等于谐振环的谐振频率。但如果发射线圈上存在金属异物，发射线圈会在电磁波的作用下产生涡流发热，造成发射线圈的损坏，从而导致无线发射机无法正常工作，甚至会引起火灾的发生。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统，通过控制电路判断出发射线圈上有金属异物时控制无线发射机停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种金属异物检测系统，应用于包括同步振荡器和谐振环的无线发射机，所述系统包括频率检测模块及控制模块，其中：

所述频率检测模块的输入端与所述同步振荡器的检测端相连，所述频率检测模块的输出端与所述控制模块的输入端相连，用于检测在无线接收机停止工作后，所述无线发射机的发射频率；

所述控制模块的输出端与所述同步振荡器的控制端相连，用于当根据所述谐振环的初始谐振频率和所述发射频率之间的差值判断出所述谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制所述无线发射机停止工作。

优选地，所述频率检测模块包括触发整形电路、单稳态电路及积分电路，其中：

所述触发整形电路的输入端作为所述频率检测模块的输入端，所述触发整形电路的输出端与所述单稳态电路的输入端相连，所述单稳态电路的输出端与所述积分电路的输入端相连，所述积分电路的输出端作为所述频率检测模块的输出端；

则控制模块为电压比较器，具体用于当根据所述初始谐振频率对应的电压信号与所述积分电路生成的电压信号之间的比较结果判断出所述谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制所述无线发射机停止工作。

优选地，所述无线发射机具体包括同步振荡器、谐振环、同步触发器、第一可控开关、第二可控开关、检测电路及过零信号处理电路，其中：

所述同步触发器的触发端与所述同步振荡器的触发端相连，其公共端与所述过零信号处理电路的输出端相连，所述同步触发器的输出端与所述同步振荡器的输入端相连，所述同步振荡器的第一输出端与所述第一可控开关的控制端相连，所述同步振荡器的第二输出端与所述第二可控开关的控制端相连，用于在根据过零信号驱动所述第一可控开关和所述第二可控开关交替导通；

所述第一可控开关的第一端与电源模块的输出端相连，所述第一可控开关的第二端分别与所述第二可控开关的第一端和所述谐振环的第一端相连，所述第二可控开关的第二端分别与所述谐振环的第二端和所述检测电路的输入端相连，其公共端接地；

所述检测电路的输出端与所述过零信号处理电路的输入端相连，用于检测所述谐振环生成的谐振电流的过零信号。

优选地，所述第一可控开关为第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述第二可控开关为第二IGBT，其中：

所述第一IGBT的栅极作为所述第一可控开关的控制端，所述第一IGBT的集电极作为所述第一可控开关的第一端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一可控开关的第二端，所述第二IGBT的栅极作为所述第二可控开关的控制端，所述第二IGBT的集电极作为所述第二可控开关的第一端，所述第二IGBT的发射极作为所述第二可控开关的第二端。

优选地，所述谐振环包括发射线圈和谐振电容，所述发射线圈的第一端作为所述谐振环的第一端，所述发射线圈的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端作为所述谐振环的第二端。

优选地，所述检测电路为环形电感。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种无线发射机，包括上述任一种金属异物检测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种无线供电系统，包括上述的无线发射机。

本实用新型提供了一种金属异物检测系统，应用于包括同步振荡器和谐振环的无线发射机，系统包括频率检测模块及控制模块，其中：频率检测模块的输入端与同步振荡器的检测端相连，频率检测模块的输出端与控制模块的输入端相连，用于检测在无线接收机停止工作后，无线发射机的发射频率；控制模块的输出端与同步振荡器的控制端相连，用于当根据谐振环的初始谐振频率和发射频率之间的差值判断出谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制无线发射机停止工作。

当无线发射机中的发射线圈上有金属异物时，会产生涡流，使得发射线圈的电感值小于其初始值，从而增大了无线发射机的发射频率。基于此原理，本实用新型通过频率检测电路检测无线发射机的发射频率，然后根据无线发射机的发射频率和谐振环的初始谐振频率的差值判断出发射线圈上有金属异物时，通过控制电路控制无线发射机停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

本实用新型还提供了一种无线发射机及无线供电系统，与上述检测系统具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的第一种无线发射机的结构示意图；

图2为本实用新型提供的第二种无线发射机的结构示意图；

图3为本实用新型提供的第三种无线发射机的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种金属异物检测系统、无线发射机及无线供电系统，通过控制电路判断出发射线圈上有金属异物时控制无线发射机停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型提供的第一种无线发射机的结构示意图。

本实用新型提供了一种金属异物检测系统，该系统应用于包括同步振荡器11和谐振环的无线发射机1，该系统包括频率检测模块12及控制模块13，其中：

频率检测模块12的输入端与同步振荡器11的检测端相连，频率检测模块12的输出端与控制模块13的输入端相连，用于检测在无线接收机停止工作后，无线发射机1的发射频率；

控制模块13的输出端与同步振荡器11的控制端相连，用于当根据谐振环的初始谐振频率和发射频率之间的差值判断出谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制无线发射机1停止工作。

具体地，无线发射机1包括同步振荡器11和谐振环，同步振荡器11的振荡频率等于无线发射机1的发射频率。当谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，会产生涡流，使得发射线圈的电感值小于其初始值，从而导致无线发射机1的发射频率增大，然而在无线接收机工作时，无线接收机中的接收线圈会作用在发射线圈上，使得发射线圈的电感值大于其初始值，从而导致无线发射机1的发射频率减小。可见当谐振环中的发射线圈上不存在金属异物且无线接收机不工作时，无线发射机1的发射频率等于谐振环的初始谐振频率。

基于此，本申请中的应用于无线发射机1的金属异物检测系统包括频率检测模块12及控制模块13，频率检测模块12用于在无线接收机停止工作后，检测同步振荡器11的振荡频率，从而确定无线发射机1的发射频率。然后控制模块13用于获取谐振环的初始谐振频率和无线发射机1的发射频率之间的差值，当两者的差值的结果为无线发射机1的发射频率大于谐振环的初始谐振频率时，说明谐振环中的发射线圈上存在金属异物，此时控制模块13控制无线发射机1停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

本实用新型提供了一种金属异物检测系统，应用于包括同步振荡器和谐振环的无线发射机，系统包括频率检测模块及控制模块，其中：频率检测模块的输入端与同步振荡器的检测端相连，频率检测模块的输出端与控制模块的输入端相连，用于检测在无线接收机停止工作后，无线发射机的发射频率；控制模块的输出端与同步振荡器的控制端相连，用于当根据谐振环的初始谐振频率和发射频率之间的差值判断出谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制无线发射机停止工作。

当无线发射机中的发射线圈上有金属异物时，会产生涡流，使得发射线圈的电感值小于其初始值，从而增大了无线发射机的发射频率。基于此原理，本实用新型通过频率检测电路检测无线发射机的发射频率，然后根据无线发射机的发射频率和谐振环的初始谐振频率的差值判断出发射线圈上有金属异物时，通过控制电路控制无线发射机停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本实用新型提供的第二种无线发射机的结构示意图。

作为一种优选地实施例，频率检测模块12包括触发整形电路111、单稳态电路112及积分电路113，其中：

触发整形电路111的输入端作为频率检测模块12的输入端，触发整形电路111的输出端与单稳态电路112的输入端相连，单稳态电路112的输出端与积分电路113的输入端相连，积分电路113的输出端作为频率检测模块12的输出端；

则控制模块13为电压比较器，具体用于当根据初始谐振频率对应的电压信号与积分电路113生成的电压信号之间的比较结果判断出谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制无线发射机1停止工作。

具体地，频率检测模块12包括触发整形电路111、单稳态电路112及积分电路113，触发整形电路111用于在滤除同步振荡器11的检测端的检测信号中的干扰信号后，生成触发信号；单稳态电路112用于根据接收的触发信号将稳定的工作状态转变至暂时的工作状态，以便积分电路113对单稳态电路112的输出信号进行积分，从而得到此时无线发射机1的发射频率对应的电压信号。

另外，这里的控制模块13为电压比较器，将谐振环的初始谐振频率对应的电压信号作为电压比较器的基准电压，将无线发射机1的发射频率对应的电压信号作为电压比较器的输入电压，根据电压比较器的基准电压和输入电压之间的比较结果判断谐振环中的发射线圈上是否存在金属异物，当两者的比较结果为电压比较器的输入电压大于其基准电压时，说明发射线圈上有金属异物，电压比较器的输出信号控制无线发射机1停止工作，因此不会造成发射线圈的损坏，防止了火灾的发生。

请参照图3，图3为本实用新型提供的第三种无线发射机的结构示意图。

作为一种优选地实施例，无线发射机1具体包括同步振荡器11、谐振环14、同步触发器15、第一可控开关16、第二可控开关17、检测电路18及过零信号处理电路19，其中：

同步触发器15的触发端与同步振荡器11的触发端相连，其公共端与过零信号处理电路19的输出端相连，同步触发器15的输出端与同步振荡器11的输入端相连，同步振荡器11的第一输出端与第一可控开关16的控制端相连，同步振荡器11的第二输出端与第二可控开关17的控制端相连，用于在根据过零信号驱动第一可控开关16和第二可控开关17交替导通；

第一可控开关16的第一端与电源模块20的输出端相连，第一可控开关16的第二端分别与第二可控开关17的第一端和谐振环14的第一端相连，第二可控开关17的第二端分别与谐振环14的第二端和检测电路18的输入端相连，其公共端接地；

检测电路18的输出端与过零信号处理电路19的输入端相连，用于检测谐振环14生成的谐振电流的过零信号。

具体地，首先同步振荡器11的第一输出端输出高电平，第二输出端输出低电平，高电平驱动与同步振荡器11的第一输出端相连的第一可控开关16导通，使得电源模块20为谐振环14充电，以便谐振环14生成谐振电流。然后检测电路18检测谐振电流的过零信号，由过零信号处理电路19对检测电路18检测到的过零信号进行处理并将处理后的过零信号作为触发信号同时触发同步触发器15和同步振荡器11，此时同步振荡器11的第一输出端的输出由高电平转为低电平，第二输出端的输出由低电平转为高电平，使得第一可控开关16关断，与此同时，与同步振荡器11的第二输出端相连的第二可控开关17导通，谐振环14通过导通的第二可控开关17放电。

直到检测电路18再次检测到谐振电流的过零信号后，同步振荡器11的两个输出端的驱动信号又发生转变，即由高电平转为低电平或者由低电平转为高电平，使得第一可控开关16和第二可控开关17交替导通。可见，同步振荡器11的振荡频率等于谐振环14的谐振频率，即同步振荡器11的振荡频率等于无线发射机1的发射频率。

作为一种优选地实施例，第一可控开关16为第一IGBT(Insulated GateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，第二可控开关17为第二IGBT，其中：

第一IGBT的栅极作为第一可控开关16的控制端，第一IGBT的集电极作为第一可控开关16的第一端，第一IGBT的发射极作为第一可控开关16的第二端，第二IGBT的栅极作为第二可控开关17的控制端，第二IGBT的集电极作为第二可控开关17的第一端，第二IGBT的发射极作为第二可控开关17的第二端。

具体地，选用第一IGBT作为第一可控开关16，选用第二IGBT作为第二可控开关17，IGBT具有驱动功率小、饱和压降低、节能、安装维修方便、散热稳定等优点。

当然，本申请也可以选用其他元件分别作为第一可控开关16和第二可控开关17，本实用新型在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

作为一种优选地实施例，谐振环14包括发射线圈和谐振电容，发射线圈的第一端作为谐振环14的第一端，发射线圈的第二端与谐振电容的第一端连接，谐振电容的第二端作为谐振环14的第二端。

具体地，谐振环14包括发射线圈和谐振电容，谐振环14的谐振频率由发射线圈的电感值和谐振电容的电容值决定，即其中，F为谐振环

14的谐振频率，L为发射线圈的电感值，C为谐振电容的电容值。

作为一种优选地实施例，检测电路18为环形电感。

具体地，选用环形电感作为检测电路18，环形电感具有工作频段阻抗小、高导磁率、低损耗、电感值稳定、热稳定性好等优点。

当然，本申请也可以选用其他元件或其他元件的组合作为检测电路18，本实用新型在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

本实用新型还提供了一种无线发射机，包括上述任一种金属异物检测系统。

本实用新型提供的无线发射机的介绍请参考上述检测系统实施例，本实用新型在此不再赘述。

本实用新型还提供了一种无线供电系统，包括上述的无线发射机。

本实用新型提供的无线供电系统的介绍请参考上述无线发射机实施例，本实用新型在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型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)

1.一种金属异物检测系统，应用于包括同步振荡器和谐振环的无线发射机，其特征在于，所述系统包括频率检测模块及控制模块，其中：

所述频率检测模块的输入端与所述同步振荡器的检测端相连，所述频率检测模块的输出端与所述控制模块的输入端相连，用于检测在无线接收机停止工作后，所述无线发射机的发射频率；

所述控制模块的输出端与所述同步振荡器的控制端相连，用于当根据所述谐振环的初始谐振频率和所述发射频率之间的差值判断出所述谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制所述无线发射机停止工作。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述频率检测模块包括触发整形电路、单稳态电路及积分电路，其中：

所述触发整形电路的输入端作为所述频率检测模块的输入端，所述触发整形电路的输出端与所述单稳态电路的输入端相连，所述单稳态电路的输出端与所述积分电路的输入端相连，所述积分电路的输出端作为所述频率检测模块的输出端；

则控制模块为电压比较器，具体用于当根据所述初始谐振频率对应的电压信号与所述积分电路生成的电压信号之间的比较结果判断出所述谐振环中的发射线圈上存在金属异物时，控制所述无线发射机停止工作。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线发射机具体包括同步振荡器、谐振环、同步触发器、第一可控开关、第二可控开关、检测电路及过零信号处理电路，其中：

所述同步触发器的触发端与所述同步振荡器的触发端相连，其公共端与所述过零信号处理电路的输出端相连，所述同步触发器的输出端与所述同步振荡器的输入端相连，所述同步振荡器的第一输出端与所述第一可控开关的控制端相连，所述同步振荡器的第二输出端与所述第二可控开关的控制端相连，用于在根据过零信号驱动所述第一可控开关和所述第二可控开关交替导通；

所述第一可控开关的第一端与电源模块的输出端相连，所述第一可控开关的第二端分别与所述第二可控开关的第一端和所述谐振环的第一端相连，所述第二可控开关的第二端分别与所述谐振环的第二端和所述检测电路的输入端相连，其公共端接地；

所述检测电路的输出端与所述过零信号处理电路的输入端相连，用于检测所述谐振环生成的谐振电流的过零信号。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一可控开关为第一绝缘栅双极型晶体管IGBT，所述第二可控开关为第二IGBT，其中：

所述第一IGBT的栅极作为所述第一可控开关的控制端，所述第一IGBT的集电极作为所述第一可控开关的第一端，所述第一IGBT的发射极作为所述第一可控开关的第二端，所述第二IGBT的栅极作为所述第二可控开关的控制端，所述第二IGBT的集电极作为所述第二可控开关的第一端，所述第二IGBT的发射极作为所述第二可控开关的第二端。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述谐振环包括发射线圈和谐振电容，所述发射线圈的第一端作为所述谐振环的第一端，所述发射线圈的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端作为所述谐振环的第二端。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述检测电路为环形电感。

7.一种无线发射机，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一项所述的金属异物检测系统。

8.一种无线供电系统，其特征在于，包括上述权利要求7所述的无线发射机。