聶語　魏東輝

摘 要 信息技術(shù)在畜牧業(yè)生產(chǎn)、管理、服務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用程度在逐年增加，畜牧信息化養(yǎng)殖過程中，應(yīng)用了大量的信息采集模塊，能源補給問題越顯突出。以往多數(shù)采用的是更換電池或者有線充電的方法，采用更電池的方法會使得工作人員的頻繁進(jìn)出，容易帶入病菌等影響奶、肉質(zhì)量的因素，而采用有線充電則對使用者而言太過于麻煩。提出了無線充電技術(shù)在畜牧信息化養(yǎng)殖中的應(yīng)用，利用新型磁耦合諧振技術(shù)完成無線充電，這樣可以減少人為因素對養(yǎng)殖環(huán)境的影響，也減少了有線充電的麻煩。

關(guān)鍵詞 無線充電技術(shù) 畜牧信息化 養(yǎng)殖業(yè)

中圖分類號：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1研究背景

信息技術(shù)在畜牧業(yè)生產(chǎn)、管理、服務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用程度也在逐年增加，畜牧信息化養(yǎng)殖過程中，我們應(yīng)用了大量的信息采集模塊，研究畜牧業(yè)生產(chǎn)全過程信息自動化采集與處理技術(shù)，精準(zhǔn)化養(yǎng)殖技術(shù)，基于信息技術(shù)的畜禽疫病快速診斷技術(shù)，飼料配方優(yōu)化分析模擬技術(shù)，構(gòu)建完善的畜牧業(yè)規(guī)?；B(yǎng)殖管理技術(shù)體系。對于模塊能源補給問題，以往多數(shù)采用的是更換電池或者有線充電的方法，采用更電池的方法會使得工作人員的頻繁進(jìn)出，容易帶入病菌等影響奶、肉質(zhì)量的因素，而采用有線充電則對使用者而言太過于麻煩。

2解決的問題

基于上述問題，我們提出了無線充電技術(shù)在畜牧信息化養(yǎng)殖中的應(yīng)用，這樣可以減少人為因素對養(yǎng)殖環(huán)境的影響，也減少了有線充電的麻煩。針對影響無線充電系統(tǒng)指標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，特別突出了傳輸端對充電距離、效率的影響，根據(jù)設(shè)定的無線充電系統(tǒng)的性能指標(biāo)，進(jìn)行方案論證、設(shè)計與實現(xiàn)，特別的給出了該充電系統(tǒng)進(jìn)行ID識別的過程，通過反復(fù)測試與改進(jìn)，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定指標(biāo)，從而完成整個無線充電系統(tǒng)的設(shè)計，為畜牧信息化養(yǎng)殖提供可靠的能源補給，為黑龍江畜牧產(chǎn)業(yè)化順利快速的發(fā)展提供有力的保障。

3電路的設(shè)計

根據(jù)基本要求設(shè)計了一套實驗裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)射回路和接收回路，通過其中的發(fā)射線圈與接收線圈的磁耦合作用，進(jìn)行電磁能量的傳送。

發(fā)射回路部分包括：直流電源、逆變電路及其MOS管的驅(qū)動和控制電路、耦合發(fā)射線圈、諧振電容。其中，耦合發(fā)射線圈與諧振電容主要構(gòu)成發(fā)射回路的諧振電路。

接收回路部分包括：耦合接收線圈、補償電容、整流濾波電路、負(fù)載。耦合接收線圈與補償電容同樣構(gòu)成了接收回路的諧振電路。

3.1新型磁耦合諧振系統(tǒng)能量傳輸機理的研究

感應(yīng)耦合能量傳輸與變壓器傳遞功率有類似之處，感應(yīng)耦合能量傳輸是通過使用特殊結(jié)構(gòu)變壓器的電磁感應(yīng)實現(xiàn)的，在這種變壓器中初級能量通過氣隙或其他介質(zhì)感應(yīng)耦合到次級，故和傳統(tǒng)變壓器有很大的不同，較大氣隙導(dǎo)致變壓器具有較大漏感，利用中高頻電磁諧振是解決這一問題的較優(yōu)選擇。

3.2設(shè)計驅(qū)動發(fā)射線圈電路，搭建無線能量傳輸裝置

新型感應(yīng)耦合能量無線傳輸系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1：新型感應(yīng)耦合能量無線傳輸系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3.3電路的調(diào)試

裝置由電源驅(qū)動電路、發(fā)射線圈、諧振線圈、接收線圈和燈泡（負(fù)載）構(gòu)成，其中，諧振線圈并不是必要組成部分，沒有諧振線圈，該裝置也能正常工作，加入諧振線圈的目的是為了增加能量傳輸距離。發(fā)射線圈、諧振線圈、接收線圈三者同軸，通過電阻阻值的大小改變SG3525輸出的頻率以及占空比，制作不同的線圈反復(fù)更換改變線圈參數(shù)，調(diào)節(jié)直流 電源的輸出電壓和輸出電流值，觀察在直流電源、頻率、線圈參數(shù)、諧振線圈個數(shù)等參數(shù)改變時，系統(tǒng)傳輸距離及效率的變化。

4結(jié)論

本文對影響無線充電系統(tǒng)指標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，特別突出了傳輸端對充電距離、效率的影響。根據(jù)設(shè)定的無線充電系統(tǒng)的性能指標(biāo)，進(jìn)行方案論證、設(shè)計與實現(xiàn)，通過反復(fù)測試與改進(jìn)，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定指標(biāo)，從而使新型感應(yīng)耦合能量傳輸裝置可以在一定的傳輸距離下對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行一定效率的電能補給，為畜牧信息化采集設(shè)備提供可靠的能源補給，具有以下幾個創(chuàng)新點：

（1）無線供電可以克服傳統(tǒng)導(dǎo)線供電方式所具有的電擊、火花、磨損等缺陷，實現(xiàn)電能傳輸過程的安全、可靠、靈活及高效。

（2）突破現(xiàn)有的較小功率和短距離方面的研究，對于其傳輸電能的容量、效率、距離、電磁干擾方面都有進(jìn)一步提高。

（3）實現(xiàn)了將無線充電技術(shù)應(yīng)用于畜牧信息化采集領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] 張獻(xiàn)，楊慶新，崔玉龍，劉會軍，金亮.大功率無線電能傳輸系統(tǒng)能量發(fā)射線圈設(shè)計、優(yōu)化與驗證[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013（10）：12-18.

[2] 黃學(xué)良，譚林林，陳中，強浩，周亞龍，王維，曹偉杰.無線電能傳輸技術(shù)研究與應(yīng)用綜述[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013（10）：1-11.