RU184180U1 - Two-way wireless electricity transmission device - Google Patents
Two-way wireless electricity transmission device Download PDFInfo
- Publication number
- RU184180U1 RU184180U1 RU2018116615U RU2018116615U RU184180U1 RU 184180 U1 RU184180 U1 RU 184180U1 RU 2018116615 U RU2018116615 U RU 2018116615U RU 2018116615 U RU2018116615 U RU 2018116615U RU 184180 U1 RU184180 U1 RU 184180U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- electricity
- wireless
- master
- slave
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000005008 domestic process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к приспосабливанию трансформаторов или индуктивностей для специального применения или функционирования, в частности к устройствам, содержащим соединительные элементы с индуктивной беспроводной связью, и может применяться в процессе беспроводной двусторонней передачи электричества в системе управления электротехническим оборудованием.Устройство беспроводной передачи электричества с двусторонним каналом связи состоит из ведущего и ведомого устройств, каждое из которых содержит половину трансформатора, микроконтроллер, инвертор, полевой транзистор, конденсатор и диод в цепи размагничивания трансформатора. В устройстве используется универсальный асинхронный приёмопередатчик (UART), обеспечивающий обмен данными в полудуплексном режиме через трансформатор с использованием NRZ кодирования в передатчике и NRZ декодирования в приемнике. Ведомое устройство выполнено в форме пластикового пульта управления электротехническим оборудованием.Полезная модель обеспечивает повышение технологичности конструкции устройства беспроводной передачи электричества с двусторонним каналом связи при использовании доступных конструктивных элементов, а также обеспечивает высокие требования ко времени наработки на отказ, защищенности от пыли, влаги и помехозащищенности устройства в промышленных и бытовых условиях.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to the adaptation of transformers or inductors for special applications or functioning, in particular to devices containing connecting elements with inductive wireless communication, and can be used in the process of wireless two-way transmission of electricity in the control system of electrical equipment. a two-way communication channel for electricity transmission consists of a master and a slave device, each of which ich contains half the transformer, microcontroller, inverter, field effect transistor, capacitor and diode in the demagnetization circuit of the transformer. The device uses a universal asynchronous transceiver (UART), which provides half-duplex data exchange via a transformer using NRZ encoding in the transmitter and NRZ decoding in the receiver. The slave device is made in the form of a plastic control panel of electrical equipment. A useful model provides improved technological design of a wireless electricity transmission device with a two-way communication channel using available structural elements, and also provides high requirements for MTBF, dust, moisture and noise immunity of the device in industrial and domestic conditions.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к приспосабливанию трансформаторов или индуктивностей для специального применения или функционирования, а также к устройствам, содержащим соединительные элементы с индуктивной беспроводной связью, и может применяться в процессе беспроводной двусторонней передачи электричества в системе управления электротехническим оборудованием.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to the adaptation of transformers or inductors for special applications or functioning, as well as to devices containing connecting elements with inductive wireless communication, and can be used in the process of wireless two-way transmission of electricity in the control system of electrical equipment.
Системы управления электротехническим оборудованием различной мощности в данное время в основном имеют статическое исполнение и встраиваются непосредственно в это оборудование. Однако, с развитием методов и устройств беспроводной передачи электричества появилась возможность создания переносных пультов управления электротехническим оборудованием без потери их функциональности в различных областях, а также их зарядки с помощью данных устройств.Control systems for electrical equipment of various capacities at the present time are mainly of static design and are built directly into this equipment. However, with the development of methods and devices for wireless transmission of electricity, it became possible to create portable control panels for electrical equipment without losing their functionality in various fields, as well as charging them using these devices.
Из уровня техники известна система беспроводного питания пульта дистанционного управления [Pat. CN 201877863 (U), IPC H02J 50/10, H02J 7/00. Wireless power supply system of remote control / L. Yaoyi, Z. Sizhong; applicant Uizhou Desay Audio Video Technology CO LTD. - Appl. No. CN 20102666278 U; applied 17.12.2010; pub. date 22.06.2011.]. Система содержит корпус дистанционного управления, который снабжен энергией с помощью перезаряжаемой батареи и модуля передачи электроэнергии, расположенного вне пульта дистанционного управления, причем модуль передачи электрической энергии соединен с источником питания и преобразует электрическую энергию источника питания в передаваемую магнитную энергию; корпус внутреннего блока снабжен модулем приема The prior art system for wireless power remote control [Pat. CN 201877863 (U), IPC H02J 50/10,
электрической энергии, который соединен с перезаряжаемой батареей; модуль приема энергии принимает магнитную энергию от модуля передачи электрической энергии и преобразует магнитную энергию в электрическую энергию для зарядки перезаряжаемой батареи; передающий модуль электрической энергии снабжен магнитным переключателем, используемым для управления включением-выключением источника питания и передающим модулем электрической энергии; корпус пульта дистанционного управления внутренне снабжен магнитом, соответствующим используемому переключателю магнитного управления. Перезаряжаемая батарея заменяет одноразовую батарею и заряжает батареи в виде беспроводного источника питания.electrical energy that is connected to a rechargeable battery; an energy receiving unit receives magnetic energy from an electric energy transfer unit and converts magnetic energy into electrical energy to charge a rechargeable battery; the transmitting electric energy module is equipped with a magnetic switch used to control on-off of the power source and the transmitting electric energy module; the remote control case is internally provided with a magnet corresponding to the magnetic control switch used. A rechargeable battery replaces a disposable battery and charges the batteries as a wireless power source.
Недостатком данной разработки является ее ограниченная функциональность, что связано с узкой сферой применения и отсутствием двусторонней связи между ведущим и ведомым устройствами, что не позволяет регулировать взаимодействие между ними с целью обеспечения настройки необходимых функций по результатам обратной связи.The disadvantage of this development is its limited functionality, which is associated with a narrow scope and the lack of two-way communication between the master and slave devices, which does not allow you to adjust the interaction between them in order to ensure that the necessary functions are configured according to the feedback results.
Также известна самонастраивающееся система с резонансной системой беспроводной передачи энергии [Pat. CN 105226839 (A). Magnetic coupling resonant type wireless power transmission system and dual self-tuning method thereof / Y. Yang, Y. Luo, S. Chen, Z. Chen, Y. Qian, M. Cheng, J. Tan; applicant Nat Univ Defense Technology. - Appl. No. CN 20151777765; applied 12.11.2015; pub. date 06.01.2016.]. Система включает в себя: передающую схему, по меньшей мере, содержащую высокочастотный источник питания, первый порт, передающий боковой резонансный конденсатор и передающую катушку, которые последовательно соединены; приемную схему, по меньшей мере, содержащую приемную катушку, приемный боковой резонансный конденсатор, второй порт, нагрузку, которые последовательно соединены, причем передающая катушка и принимающая катушка соединены магнитной связью, также добавлена сеть регулирования импеданса между задним концом первого порта в передающей цепи и передним концом передающего бокового резонансного конденсатора. В соответствии с изобретением, сеть регулирования импеданса добавлена в передающей схеме для реализации автоматической настройки передающей схемы; автоматическая настройка принимающей схемы может быть косвенно реализована путем регулирования рабочей частоты передающего источника питания, что направлено на уменьшение потери энергии и трудностей управления принимающей конечной схемой.A self-tuning system with a resonant wireless energy transmission system is also known [Pat. CN 105226839 (A). Magnetic coupling resonant type wireless power transmission system and dual self-tuning method thereof / Y. Yang, Y. Luo, S. Chen, Z. Chen, Y. Qian, M. Cheng, J. Tan; applicant Nat Univ Defense Technology. - Appl. No. CN 20151777765; applied 12.11.2015; pub. date 01/06/2016.]. The system includes: a transmitting circuit at least comprising a high frequency power supply, a first port transmitting a side resonant capacitor, and a transmitting coil that are connected in series; a receiving circuit, at least comprising a receiving coil, a receiving side resonant capacitor, a second port, a load that are connected in series, the transmitting coil and the receiving coil being magnetically coupled, an impedance control network is also added between the rear end of the first port in the transmitting circuit and the front end of the transmitting side resonant capacitor. In accordance with the invention, an impedance control network is added in the transmission circuit to implement automatic tuning of the transmission circuit; automatic tuning of the receiving circuit can be indirectly implemented by adjusting the operating frequency of the transmitting power source, which is aimed at reducing the energy loss and difficulties in controlling the receiving final circuit.
Недостатком указанного изобретения является то, что резонансная система обеспечивает невысокую скорость двусторонней передачи электричества, что приводит к замедлению обработки данных в процессе управления электротехническим оборудованием.The disadvantage of this invention is that the resonant system provides a low speed two-way transmission of electricity, which leads to a slowdown in data processing in the process of controlling electrical equipment.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для двухстороннего контроля, которое включает в себя измерительный модуль, который измеряет напряжение и ток системы индуктивной передачи энергии [Pat. US 2013207468 (A1), IPC H01F 38/14. Dual side control for inductive power transfer / H. Wu, K. Sealy, A. Gilchrist; applicant Univ Utah State. - Appl. No. US 201313748187; applied 23.01.2013; pub. date 15.08.2013.]. Напряжение включает выходное напряжение и/или входное напряжение, а ток включает выходной ток и/или входной ток. Выходное напряжение и выходной ток измеряются на выходе системы, а входное напряжение и входной ток измеряются на входе системы. Аппарат включает модуль максимальной эффективности. Модуль максимальной эффективности использует параметры системы для достижения максимальной эффективности. Устройство включает в себя модуль настройки, который регулирует один или несколько параметров в системе, согласовываясь с максимальной эффективностью, рассчитанной модулем максимальной эффективности.Closest to the claimed device is a device for two-way control, which includes a measuring module that measures the voltage and current of the inductive energy transfer system [Pat. US 2013207468 (A1), IPC H01F 38/14. Dual side control for inductive power transfer / H. Wu, K. Sealy, A. Gilchrist; applicant Univ Utah State. - Appl. No. US 201313748187; applied 01/23/2013; pub. date 08/15/2013.]. Voltage includes output voltage and / or input voltage, and current includes output current and / or input current. The output voltage and output current are measured at the system output, and the input voltage and input current are measured at the system input. The device includes a maximum efficiency module. The maximum efficiency module uses the system parameters to achieve maximum efficiency. The device includes a tuning module that adjusts one or more parameters in the system, consistent with the maximum efficiency calculated by the maximum efficiency module.
В резонансном беспроводном преобразователе системы индуктивной передачи энергии первичная магнитная подушка действует как первичная половина слабосвязанного трансформатора с некоторым количеством самоиндукции и взаимной индуктивности. Однако данный факт не позволяет устройству обеспечить высокую скорость передачи данных. Кроме того, данное изобретение не специализировано и может применяться для передачи электричества устройствам широкого диапазона мощностей, что негативно сказывается на технологичности конструкции, повышает вероятность выхода из строя одного или нескольких элементов из большого количества таковых, представленных в описании изобретения, повышает стоимость устройства.In a resonant wireless converter of an inductive energy transfer system, the primary magnetic pad acts as the primary half of a loosely coupled transformer with some self-induction and mutual inductance. However, this fact does not allow the device to provide a high data rate. In addition, this invention is not specialized and can be used to transfer electricity to devices with a wide range of capacities, which negatively affects the manufacturability of the structure, increases the likelihood of failure of one or more elements from a large number of those presented in the description of the invention, increases the cost of the device.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение технологичности конструкции устройства беспроводной передачи электричества с двусторонним каналом связи при использовании доступных конструктивных элементов, а также обеспечении требований ко времени наработки на отказ устройства в промышленных и бытовых условиях.The objective of the claimed utility model is to increase the manufacturability of the design of the device for wireless transmission of electricity with a two-way communication channel when using available structural elements, as well as ensuring the requirements for the time between failures of the device in industrial and domestic conditions.
Полезная модель характеризуется следующей совокупностью существенных признаков. Устройство беспроводной передачи электричества с двусторонним каналом связи установлено в шкафу электротехнического устройства и состоит из ведущего, установленного во внутренней части шкафа электротехнического устройства, и ведомого, установленного на внешней стенке шкафа, устройств, каждое из которых содержит половину трансформатора, микроконтроллер, полевой транзистор, конденсатор и диод в цепи размагничивания трансформатора, ведущее устройство также содержит инвертор, при этом обмен данными осуществляется через универсальный асинхронный приемопередатчик (UART). В устройстве используется универсальный асинхронный приемопередатчик (UART), обеспечивающий обмен данными в полудуплексном режиме через один трансформатор с использованием NRZ кодирования в передатчике и NRZ декодирования в приемнике, при этом ведомое устройство выполнено в форме заключенного в полимерный корпус пульта управления электротехническим устройством.A utility model is characterized by the following set of essential features. A device for wireless transmission of electricity with a two-way communication channel is installed in the cabinet of the electrical device and consists of a master installed in the interior of the cabinet of the electrical device and a slave installed on the outer wall of the cabinet, devices each of which contains half a transformer, microcontroller, field effect transistor, capacitor and a diode in the demagnetization circuit of the transformer, the master device also contains an inverter, while data exchange is carried out through asynchronous transceiver (UART). The device uses a universal asynchronous transceiver (UART), which provides half-duplex data exchange through one transformer using NRZ encoding in the transmitter and NRZ decoding in the receiver, while the slave device is made in the form of an electrical control unit enclosed in a polymer case.
Сущность полезной модели объясняется схемой взаимодействия ведущего и ведомого устройств (фиг.).The essence of the utility model is explained by the interaction scheme of the master and slave devices (Fig.).
Устройство работает следующим образом. Осуществляется передача запроса (и питания) от ведущего устройства, 1, к ведомому устройству, 2. Энергия накапливается в конденсаторе, С1. Для использования отклика от ведомого устройства к ведущему используется энергия, запасенная в конденсаторе, С1.The device operates as follows. The request (and power) is transmitted from the master, 1, to the slave, 2. Energy is stored in the capacitor, C1. To use the response from the slave to the master, the energy stored in the capacitor, C1, is used.
Диод, VD1, используется для размагничивания трансформатора, W1.A diode, VD1, is used to demagnetize a transformer, W1.
Периодичность обмена, длительности запросов и ответов, а также емкость конденсатора, С1, выбирается с учетом требований по потребляемой мощности ведомого устройства, 2.The frequency of the exchange, the duration of requests and responses, as well as the capacitance of the capacitor, C1, is selected taking into account the requirements for the power consumption of the slave, 2.
Сигнал с выхода микроконтроллера, DA1, содержащего передающую, TXD1, и принимающую, RXD1, линии, поступает на усилитель, DA2, и полевой транзистор, VT1.The signal from the output of the microcontroller, DA1, containing the transmitting, TXD1, and receiving, RXD1, lines, is fed to the amplifier, DA2, and the field effect transistor, VT1.
Схема ведомого устройства, 2, составлена для выполнения характерных функций для поддержания двусторонней связи с ведущим устройством, 1, и управления ним, и содержит, соответственно, половину трансформатора, W2, микроконтроллер, DA4, содержащий передающую, TXD2, и принимающую линии, RXD2, диод, VD2, полевой транзистор, VT2, и усилитель, DA3, которые получают сигнал от микроконтроллера, DA4, и конденсатор, С2.The slave circuit, 2, is designed to perform characteristic functions for maintaining two-way communication with the master, 1, and controlling it, and contains, respectively, half of the transformer, W2, microcontroller, DA4, containing the transmitting, TXD2, and receiving lines, RXD2, diode, VD2, field effect transistor, VT2, and amplifier, DA3, which receive the signal from the microcontroller, DA4, and the capacitor, C2.
Таким образом, обеспечивается передача питания от источника, U, и ведущего устройства, 1, ведомому устройству, 2, и двусторонняя связь с целью управления ведущим устройством, 1, и получения от него обратной связи.Thus, power is supplied from the source, U, and the master, 1, the slave, 2, and two-way communication in order to control the master, 1, and receive feedback from it.
Использование трансформатора позволяет обеспечить повышение скорости двустороннего обмена данными между ведущим и ведомым устройствами до 128 кбит/с.Using a transformer allows to increase the speed of two-way data exchange between the master and slave devices up to 128 kbit / s.
Использование универсальный асинхронного приемопередатчика (UART) в микроконтроллере повышает технологичность, взаимозаменяемость и ремонтопригодность устройства. Это также влияет на снижение стоимости устройства без потери его функциональности.Using a universal asynchronous transceiver (UART) in a microcontroller increases the manufacturability, interchangeability and maintainability of the device. It also affects the reduction in the cost of the device without losing its functionality.
Среднее время наработки на отказ составляет не менее 20000 ч.The mean time between failures is at least 20,000 hours.
Полимерное выполнение ведомого устройства в форме пульта, поддерживающего индуктивную связь с ведущим устройством, обеспечивает высокую степень защищенности от пыли и влаги до уровня IP67, а также высокую помехозащищенность.The polymer execution of the slave device in the form of a remote control, which maintains an inductive coupling with the master device, provides a high degree of protection against dust and moisture up to IP67, as well as high noise immunity.
Мощность пульта, получающего электричество от ведущего устройства, - до 2W.The power of the remote control receiving electricity from the master device is up to 2W.
Полезная модель повышает удобство управления различным электротехническим оборудованием и может содержать набор функций, характерных конкретным производственному или бытовому процессам.The utility model improves the convenience of controlling various electrical equipment and may contain a set of functions specific to specific production or domestic processes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116615U RU184180U1 (en) | 2018-05-05 | 2018-05-05 | Two-way wireless electricity transmission device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116615U RU184180U1 (en) | 2018-05-05 | 2018-05-05 | Two-way wireless electricity transmission device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184180U1 true RU184180U1 (en) | 2018-10-18 |
Family
ID=63858740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116615U RU184180U1 (en) | 2018-05-05 | 2018-05-05 | Two-way wireless electricity transmission device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184180U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2322745C2 (en) * | 2006-05-18 | 2008-04-20 | Юрий Альбертович Мартынов | Method and device for wireless transmission of electric power |
CN201877863U (en) * | 2010-12-17 | 2011-06-22 | 惠州市德赛视听科技有限公司 | Wireless power supply system of remote control |
US20140197687A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-07-17 | Espower Electronics Inc. | Wireless power supply system for supporting multi remote devices |
RU2596604C2 (en) * | 2010-08-23 | 2016-09-10 | Оссиа Инк. | Wireless power transmission system |
-
2018
- 2018-05-05 RU RU2018116615U patent/RU184180U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2322745C2 (en) * | 2006-05-18 | 2008-04-20 | Юрий Альбертович Мартынов | Method and device for wireless transmission of electric power |
RU2596604C2 (en) * | 2010-08-23 | 2016-09-10 | Оссиа Инк. | Wireless power transmission system |
CN201877863U (en) * | 2010-12-17 | 2011-06-22 | 惠州市德赛视听科技有限公司 | Wireless power supply system of remote control |
US20140197687A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-07-17 | Espower Electronics Inc. | Wireless power supply system for supporting multi remote devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102222967B (en) | Self-adaptive wireless charging system | |
CN201742173U (en) | Magnetic resonance type wireless power supply circuit | |
CN203218926U (en) | Portable wireless charge power source | |
WO2021227652A1 (en) | Wireless charging device and device to be charged | |
WO2013165165A1 (en) | Wireless power transmission device, wireless power relay device, and wireless power transmission system | |
RU184180U1 (en) | Two-way wireless electricity transmission device | |
CN203325183U (en) | Transmitting system and receiving systems for remote control of intelligent household electrical appliances | |
CN203466608U (en) | Refrigeration device and wireless charging system thereof | |
KR20160105079A (en) | Wireless power receiving apparatus and wireless power transmitting system comprising the same | |
CN112383155B (en) | Small micropower wireless charging device based on magnetic resonance coupling | |
CN203119575U (en) | Portable wireless charger | |
CN202663139U (en) | Home information terminal with function of wireless charging | |
CN204928311U (en) | Wireless charging system based on magnetic resonance | |
CN204329160U (en) | A kind of detachable air conditioner | |
CN104201790A (en) | Wireless power charging and supplying type OLED (Organic Light Emitting Diode) flexible screen mobile phone | |
CN102270886B (en) | Cascade wireless charging device | |
CN103763027B (en) | A kind of window talkback apparatus and method of infrared carrier transit signal of powering based on magnetic induction | |
CN103676680B (en) | Remote control system of household electrical appliance with family's cloud and back-stage management | |
CN205249455U (en) | Wireless PA -system that charges | |
CN202815555U (en) | Automatic identification system of electric appliance control module | |
CN204441978U (en) | Wireless charging device and wireless charging system | |
CN204578220U (en) | Contactless power transmission device and the equipment comprising Contactless power transmission device | |
CN204391908U (en) | A kind of panel computer of wireless power | |
CN204497811U (en) | With the solar energy accumulate bag of wireless charging function | |
CN203326733U (en) | Wireless sensor network node charging system |