CN213754115U - 一种用于工业检测设备无线电源供电电路 - Google Patents

Abstract

一种用于工业检测设备无线电源供电电路，包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；所述电源发射电路经时基电路产生高频矩形波，经发射驱动放大电路功率放大后，驱动发射驱动电路输出，经发射线圈输出电磁波；所述电源接收电路通过接收线圈接收电磁波，经接收整流电路整流后输出，经接收电压转换电路进行电压转换，再经接收电源稳压电路稳压后输出，从而实现对压电传感器及其处理电路的可靠供电；本实用新型的工业检测设备无线电源供电电路具有能量传输效率高、抗干扰性强、成本低、发热量小、电压稳定、使用寿命长、免维护的优点，因此使企业的经济效益得到较大提高。

Description

一种用于工业检测设备无线电源供电电路

技术领域

本实用新型涉及无线电源传输技术领域，具体涉及一种用于工业检测设备无线电源供电电路。

背景技术

基于压电传感器的板形测量是目前接触式板形辊的主流技术之一，其具有测量精度高、过载能力强等特点，因此近年来在金属带、金属箔轧制领域得到广泛应用；但基于压电传感器的板形辊在实际应用中，存在一个严重的技术缺陷：即压电传感器使用时安装在高速旋转的板形辊内，压电传感器工作时需通过集电环对其进行供电，但集电环在工作时存在高速滑动摩擦，因此极易产生火花且向外辐射电磁干扰，因此影响了对压电传感器供电的稳定性，且对压电传感器的稳定工作产生电磁干扰；同时因集电环长期工作在高速滑动摩擦状态，因此集电环的使用寿命较短，需经常维护和更换，这不仅影响了轧机设备的稼动率，同时增加了板形辊的维护成本，因此使企业的经济效益受到较大影响。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种用于工业检测设备无线电源供电电路，包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；所述电源发射电路经时基电路产生高频矩形波，经发射驱动放大电路功率放大后，驱动发射驱动电路输出，经发射线圈输出能量；所述电源接收电路通过接收线圈接收能量，经接收整流电路整流后输出，经接收电压转换电路进行电压转换，再经接收电源稳压电路稳压后输出，从而实现对压电传感器及其处理电路的可靠供电。

为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于工业检测设备无线电源供电电路，包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；

所述电源发射电路包括时基电路、发射驱动放大电路、发射驱动电路，时基电路、发射驱动放大电路、发射驱动电路之间依次连接；电源发射电路工作时，时基电路产生仅包含正半周的140-150KHz之间的矩形波，矩形波经发射驱动放大电路进行功率放大后，控制发射驱动电路进行工作，发射驱动电路通过发射线圈将矩形波转换成仅包含正半周正弦波的形式将能量以电磁波发射出去；

所述电源接收电路包括正电源接收电路、负电源接收电路；所述正电源接收电路、负电源接收电路结构相同，负电源接收电路的输出端与正电源接收电路的地连接，构成正负电源，其目的是为压电传感器放大电路提供正负电源；所述正电源接收电路包括接收整流电路、接收电压转换电路、接收电源稳压电路，接收整流电路、接收电压转换电路、接收电源稳压电路之间依次连接，接收整流电路将接收线圈接受到得仅包含正半周正弦波的电压转换成脉动直流电压，再经接收电压转换电路进行电压变换和稳压后，输出给接收电源稳压电路进行再一次稳压后输出，以保证压电传感器及处理电路工作的稳定性。

进一步的，所述电源发射电路还包括24V电源和12V电源，24V电源为市售成品电源，12V电源由24V电源通过电压转换电路变换得到，通过12V输出电路输出，电压转换电路与12V输出电路之间通过滤波电感L1连接；

所述电压转换电路包括降压开关型集成稳压电路IC1；IC1的1脚接24V，并且1脚与地之间并接有滤波电容C1、C2，其中C1为电解电容；3脚和5脚直接接地；2脚为输出，其与地之间并接有分压电阻W1和R1、滤波电容C3、C4，其中电阻W1为滑动电位器，其中C3为电解电容，其中滑动电位器W1用于调整2脚的输出电压；4脚连接W1的一个固定管脚和滑动管脚的公共端，4脚与地之间还并接有续流二极管D1，D1为肖特基二极管；

所述12V输出电路的输出端与地之间并接有滤波电容C5、C6，其中C5电解电容。

进一步的，所述时基电路包括555定时器IC3；IC3的4脚、8脚共接于12V，且4脚、8脚与6脚间串接有分压电阻W2、R3、R4、W3及放电二极管D4，其中W2、W3为滑动电位器，4脚、8脚连接在W2的一个固定管脚和滑动管脚公共端，D4的负极连接W3的一个固定管脚和滑动管脚公共端；2脚与6脚直接连接，2脚还通过电容C11接地；所述分压电阻W2、R3、R4、W3与电容C11配合，通过调整滑动电位器W2、W3，实现时基电路输出矩形波的频率及占空比的调整，使之达到设备工作环境及能量传输功率的要求，其中矩形波的频率从设计上避开金属带、金属箔生产车间内其它电器设备的频率，其中矩形波的占空比用于控制电源发射电路对外辐射能量的功率；5脚通过电容C12接地；1脚直接接地；6脚还通过隔离二极管D3连接至R3、R4的公共端；7脚连接D3的正极；3脚通过电阻R5输出；时基电路工作时，输出频率设置为140-150KHz之间，占空比设置为0.5-0.8之间；

所述发射驱动放大电路包括高频MOSFET驱动器IC4；IC4的6脚接时基电路的输出；IC4的1脚接12V，2脚与4脚通过电容C13连接；3脚悬空；5脚与7脚接地；8脚通过电阻R6输出；发射驱动放大电路工作时，输出与时基电路同频的矩形波；发射驱动放大电路用于对时基电路输出的矩形波进行功率放大，以驱动发射驱动电路；

所述发射驱动电路包括N沟道功率场效应管Q1，Q1的栅极接发射驱动放大电路的输出；漏极通过发射线圈A1接24V电源；源极接地，源极与栅极之间还连接有稳压二极管D5，D5为肖特基二极管；

电源发射电路设置发射驱动放大电路及发射驱动电路两级驱动，其目的使提高电源发射电路整体工作的可靠性，以充分适应生产现场恶劣的工作环境。

进一步的，所述接收整流电路包括两个接收线圈A2、A2’，接收线圈A2、A2’的一端共接地，另一端分别连接反向连接的整流二极管D61、D63正极，D61、D63的公共端输出，输出端与地之间连接有滤波电容C61、C63、C65，其中C61、C63为电解电容，C61、C63串接后与C65并接；设置两个接收线圈的目的是抑制外部电磁辐射干扰，同时提高电源接收电路的工作可靠性，以充分适应生产现场恶劣的工作环境；

所述接收电压转换电路包括降压开关型集成稳压电路IC61；IC61的1脚连接接收整流电路的输出；3脚、5脚接地；2脚经滤波电感L65输出，输出端与地之间并接有滤波电容C69、C615，2脚与地之间还连接有吸纳二极管D65，其中C69为电解电容，D65为肖特基二极管；4脚为输出端；

所述接收电源稳压电路包括线性稳压电路IC63；IC63的2脚连接接收电压转换电路的输出；1脚经电阻R67连接2脚；3脚接地；4脚输出，4脚与地之间连接有分压电阻R69、R611和滤波电容C617、C619，其中C617为电解电容；5脚连接至分压电阻R69、R611的公共端；输出端与地之间还连接有电源指示灯D67，D67串接有限流电阻R613。

进一步的，所述负电源接收电路的接收整流电路包括接收线圈A3、A3’；所述接收线圈A2、A2’绕制成一个整体线圈，接收线圈A3、A3’绕制成另一个整体线圈；接收线圈A2、A2’与接收线圈A3、A3’同轴设置，固定机械连接，构成接收线圈；接收线圈与发射线圈A1同轴、分离设置，接收线圈与发射线圈A1之间的距离在5mm以下。

进一步的，所述电源接收电路在使用时，固定设置在金属带、金属箔轧机板型辊的其中一侧端部，随板型辊做高速旋转。

进一步的，所述发射线圈A1中间固定设置有铁氧体磁棒，铁氧体磁棒延伸至接收线圈的中间，其目的为提高发射线圈A1与接收线圈之间的能量传输效率；接收线圈与铁氧体磁棒间设置有1.0mm间隙，防止接收线圈与铁氧体磁棒间产生摩擦。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种用于工业检测设备无线电源供电电路，包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；所述电源发射电路经时基电路产生高频矩形波，经发射驱动放大电路功率放大后，驱动发射驱动电路输出，经发射线圈输出能量；所述电源接收电路通过接收线圈接收能量，经接收整流电路整流后输出，经接收电压转换电路进行电压转换，再经接收电源稳压电路稳压后输出，从而实现对压电传感器及其处理电路的可靠供电；本实用新型的工业检测设备无线电源供电电路具有能量传输效率高、抗干扰性强、成本低、发热量低的优点，代替板型辊原有的集电环，解决了集电环在工作时存在的高速滑动摩擦，因此供电稳定、使用寿命长、免维护，提高了设备稼动率，降低了设备维护维修成本，使企业的经济效益得到较大提高。

附图说明

图1为电源发射电路原理图；

图2为电源发射供电电路原理图；

图3为电源接收电路原理图；

图4为正电源接收电路原理图。

图中：1、时基电路；2、发射驱动放大电路；3、发射驱动电路；4、电压转换电路；5、12V输出电路；6、正电源接收电路；6.1、接收整流电路；6.2、接收电压转换电路；6.3、接收电源稳压电路；7、负电源接收电路。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。

一种用于工业检测设备无线电源供电电路，包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；所述电源发射电路包括时基电路1、发射驱动放大电路2、发射驱动电路3，时基电路1、发射驱动放大电路2、发射驱动电路3之间依次连接；所述电源接收电路包括正电源接收电路6、负电源接收电路7；所述正电源接收电路6、负电源接收电路7结构相同，负电源接收电路7的输出端与正电源接收电路6的地连接，构成正负电源；所述正电源接收电路6包括接收整流电路6.1、接收电压转换电路6.2、接收电源稳压电路6.3，接收整流电路6.1、接收电压转换电路6.2、接收电源稳压电路6.3之间依次连接；

所述电源发射电路还包括24V电源和12V电源，24V电源为市售成品电源，12V电源由24V电源通过电压转换电路4变换得到，通过12V输出电路5输出，电压转换电路4与12V输出电路5之间通过电感L1连接；所述电压转换电路4包括降压开关型集成稳压电路IC1；IC1的1脚接24V，并且1脚与地之间并接有滤波电容C1、C2，其中C1为电解电容； 3脚和5脚直接接地； 2脚为输出，其输出电压为12V，其与地之间并接有分压电阻W1和R1、滤波电容C3、C4，其中电阻W1为滑动电位器，其中C3为电解电容；4脚连接W1的一个固定管脚和滑动管脚公共端，4脚与地之间还并接有续流二极管D1，D1肖特基二极管；所述12V输出电路5的输出端与地之间并接有滤波电容C5、C6，其中C5电解电容；

所述时基电路1包括555定时器IC3；IC3的4脚、8脚共接于12V，且4脚、8脚与6脚间串接有分压电阻W2、R3、R4、W3及放电二极管D4，其中W2、W3为滑动电位器，4脚、8脚连接W2的一个固定管脚和滑动管脚的公共端，D4的负极连接W3的一个固定管脚和滑动管脚的公共端；2脚与6脚直接连接，2脚还通过电容C11接地；5脚通过电容C12接地；1脚直接接地；6脚还通过隔离二极管D3连接至R3、R4的公共端；7脚连接D3的正极；3脚通过电阻R5输出；时基电路1工作时，输出频率为150KHz的矩形波，占空比为0.5，输出电压12V；所述发射驱动放大电路2包括高频MOSFET驱动器IC4；IC4的6脚接时基电路1的输出；IC4的1脚接12V，2脚与4脚通过电容C13连接；3脚悬空；5脚与7脚接地；8脚通过电阻R6输出；发射驱动放大电路2工作时，输出与时基电路1同频的矩形波，电压12V；所述发射驱动电路3包括N沟道功率场效应管Q1，Q1的栅极接发射驱动放大电路2的输出；漏极通过发射线圈A1接24V电源；源极接地，源极与栅极之间还连接有稳压二极管D5，D5为肖特基二极管；

所述接收整流电路6.1包括接收线圈A2、A2’，接收线圈A2、A2’的一端共接地，另一端分别连接反向连接的整流二极管D61、D63正极，D61、D63的公共端输出，输出端与地之间连接有滤波电容C61、C63、C65，其中C61、C63为电解电容，接收整流电路6.1输出电压为60V；所述接收电压转换电路6.2包括降压开关型集成稳压电路IC61；IC61的1脚连接接收整流电路6.1的输出；3脚、5脚接地；2脚经滤波电感L65输出，输出端与地之间并接有滤波电容C69、C615，2脚与地之间还连接有吸纳二极管D65，其中C69为电解电容，D65为肖特基二极管；4脚与输出端连接；接收电压转换电路6.2输出电压为12V；所述接收电源稳压电路6.3包括线性稳压电路IC63；IC63的2脚连接接收电压转换电路6.2的输出；1脚经电阻R67连接2脚；3脚接地；4脚输出，4脚与地之间连接有分压电阻R69、R611和滤波电容C617、C619，其中C617为电解电容；5脚连接至分压电阻R69、R611的公共端；输出端与地之间还连接有电源指示灯D67，D67串接有限流电阻R613；接收电源稳压电路6.3输出电压为12V。

所述负电源接收电路7的接收整流电路6.1包括接收线圈A3、A3’；所述接收线圈A2、A2’绕制成一个整体线圈，接收线圈A3、A3’绕制成另一个整体线圈；接收线圈A2、A2’与接收线圈A3、A3’同轴设置，固定机械连接，构成接收线圈；接收线圈与发射线圈A1同轴、分离设置，接收线圈与发射线圈A1之间的距离在5mm以下；所述发射线圈A1中间固定设置有铁氧体磁棒，铁氧体磁棒延伸至接收线圈的中间；接收线圈与铁氧体磁棒间设置有1.0mm间隙；所述电源接收电路在使用时，固定设置在金属带、金属箔轧机板型辊的其中一侧端部，随板型辊做高速旋转。

工业检测设备无线电源供电电路在使用前，首先需要根据生产现场电磁环境进行调整，通过调整时基电路1的滑动电位器W2、W3，使时基电路输出矩形波频率设置在140-150KHz之间，占空比设置在0.5-0.8之间，通常情况下设置值为频率150KHz、占空比0.5。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：包括电源发射电路、电源接收电路；所述电源发射电路、电源接收电路之间通过发射线圈、接收线圈进行无线电源传输；

所述电源发射电路包括时基电路（1）、发射驱动放大电路（2）、发射驱动电路（3），时基电路（1）、发射驱动放大电路（2）、发射驱动电路（3）之间依次连接；时基电路（1）工作时，其输出为仅包含正半周的矩形波；

所述电源接收电路包括正电源接收电路（6）、负电源接收电路（7）；所述正电源接收电路（6）、负电源接收电路（7）结构相同，负电源接收电路（7）的输出端与正电源接收电路（6）的地连接，构成正负电源；所述正电源接收电路（6）包括接收整流电路（6.1）、接收电压转换电路（6.2）、接收电源稳压电路（6.3），接收整流电路（6.1）、接收电压转换电路（6.2）、接收电源稳压电路（6.3）之间依次连接。

2.根据权利要求1所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述电源发射电路还包括24V电源和12V电源，24V电源为市售成品电源，12V电源由24V电源通过电压转换电路（4）变换得到，通过12V输出电路（5）输出，电压转换电路（4）与12V输出电路（5）之间通过电感L1连接；

所述电压转换电路（4）包括降压开关型集成稳压电路IC1；IC1的1脚接24V，并且1脚与地之间并接有电容C1、C2；3脚和5脚直接接地；2脚为输出，其与地之间并接有分压电阻W1和R1、电容C3、C4，其中电阻W1为滑动电位器；4脚连接W1的一个固定管脚和滑动管脚的公共端，4脚与地之间还并接有二极管D1；

所述12V输出电路（5）的输出端与地之间并接有电容C5、C6。

3.根据权利要求1所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述时基电路（1）包括555定时器IC3；IC3的4脚、8脚共接于12V，且4脚、8脚与6脚间串接有分压电阻W2、R3、R4、W3及二极管D4，其中W2、W3为滑动电位器，4脚、8脚连接W2的一个固定管脚和滑动管脚的公共端，D4的负极连接W3的一个固定管脚和滑动管脚的公共端；2脚与6脚直接连接，2脚还通过电容C11接地；5脚通过电容C12接地；1脚直接接地；6脚还通过隔离二极管D3连接至R3、R4的公共端；7脚连接D3的正极；3脚通过电阻R5输出；时基电路（1）工作时，输出设定频率的矩形波；

所述发射驱动放大电路（2）包括高频MOSFET驱动器IC4；IC4的6脚接时基电路（1）的输出；IC4的1脚接12V，2脚与4脚通过电容C13连接；3脚悬空；5脚与7脚接地；8脚通过电阻R6输出；发射驱动放大电路（2）工作时，输出与时基电路（1）同频的矩形波；

所述发射驱动电路（3）包括N沟道功率场效应管Q1，Q1的栅极接发射驱动放大电路（2）的输出；漏极通过发射线圈A1接24V电源；源极接地，源极与栅极之间还连接有二极管D5。

4.根据权利要求1所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述接收整流电路（6.1）包括接收线圈A2、A2’，接收线圈A2、A2’的一端共接地，另一端分别连接反向连接的整流二极管D61、D63正极，D61、D63的公共端输出，输出端与地之间连接有滤波电容C61、C63、C65；

所述接收电压转换电路（6.2）包括降压开关型集成稳压电路IC61；IC61的1脚连接接收整流电路（6.1）的输出；3脚、5脚接地；2脚经电感L65输出，输出端与地之间并接有电容C69、C615，2脚与地之间还连接有二极管D65；4脚与输出端连接；

所述接收电源稳压电路（6.3）包括线性稳压电路IC63；IC63的2脚连接接收电压转换电路（6.2）的输出；1脚经电阻R67连接2脚；3脚接地；4脚输出，4脚与地之间连接有分压电阻R69、R611和电容C617、C619；5脚连接至分压电阻R69、R611的公共端；输出端与地之间还连接有电源指示灯D67，D67串接有电阻R613。

5.根据权利要求4所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述负电源接收电路（7）的接收整流电路（6.1）包括接收线圈A3、A3’；所述接收线圈A2、A2’绕制成一个整体线圈，接收线圈A3、A3’绕制成另一个整体线圈；接收线圈A2、A2’与接收线圈A3、A3’同轴设置，固定机械连接，构成接收线圈；接收线圈与发射线圈A1同轴、分离设置，接收线圈与发射线圈A1之间设置有距离。

6.根据权利要求5所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述电源接收电路在使用时，固定设置在金属带、金属箔轧机板型辊的其中一侧端部，随板型辊做高速旋转。

7.根据权利要求6所述用于工业检测设备无线电源供电电路，其特征是：所述发射线圈A1中间固定设置有铁氧体磁棒，铁氧体磁棒延伸至接收线圈的中间；接收线圈与铁氧体磁棒间设置有间隙。

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