無線電能傳輸裝置的設(shè)計(jì)

呂婧楠 賈婷 許蕓夢 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

無線傳輸電系統(tǒng)給可充電電池充電。從無線電路傳輸?shù)脑砩峡矗娔?、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播，要產(chǎn)生電磁波首先要有電磁振蕩，電磁波的頻率越高其向空間輻射能力的強(qiáng)度就越大，電磁振蕩的頻率至少要高于100KHZ，才有足夠的電磁輻射。

發(fā)射電路設(shè)計(jì)：直流電源向此電路提供一合適的直流電壓便可啟動，加上電源后，由于兩個(gè)晶體管的特性有所差異，故假設(shè)Q1先導(dǎo)通，此時(shí)電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，然后由一組線圈反饋回來，使Q1一直導(dǎo)通，Q2截止，直到電感磁芯飽和，此時(shí)電動勢為零，導(dǎo)通Q1截止，電動勢反向，便Q2導(dǎo)通。雙管推挽電流饋電，逆變振蕩器產(chǎn)生正弦信號，并用線圈將能量發(fā)送出去，即完成發(fā)送電路功能。發(fā)射電路原理圖如圖1所示。

圖1 發(fā)射電路原理圖

接收電路設(shè)計(jì)：發(fā)射LA、接收L線圈、通過電容調(diào)諧后固有頻率達(dá)到一致，為fr。由于是高頻傳輸（1～20M），其中心頻率等于線圈LA、L的固有頻率fr，最后L線圈通入頻率為fr的正弦波，系統(tǒng)產(chǎn)生共振，向負(fù)載傳輸能量。經(jīng)全橋整流后濾波后輸出直流電源和限流推動發(fā)光二極管顯示。

在接收電路中，選用了全波整流電路，全波整流變壓器輸出功率的利用率為100%，輸出直流電壓中的紋波較低。選擇輸出整流二極管時(shí)不僅要考慮耐壓值要合適，還要滿足開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短的快恢復(fù)二極管；電容的選取不僅參考其電容值，還要考慮其耐壓值要高。接收模塊電路原理圖如圖2所示。

圖2 接收模塊電路原理圖

測試數(shù)據(jù)：當(dāng)保持發(fā)射線圈與接收線圈間距離x=10cm、輸入直流電壓U1=15V時(shí)，接收端輸出直流電流I2=0.5A，輸出直流電壓U2≥8V，輸入直流電壓U1=15V，輸入直流電流不大于1A，接收端負(fù)載為2只串聯(lián)LED燈（白色、1W）。在保持LED燈不滅的條件下，盡可能延長發(fā)射線圈與接收線圈間距離，能夠達(dá)到35厘米左右的距離。

（1）在發(fā)射端輸入800HZ單音信號時(shí)，測試在8歐姆電阻負(fù)載上，接收端輸出的電壓有效值；

（2）在發(fā)射端輸入800HZ單音信號時(shí)，減少發(fā)射端的輸入信號為0V（即擋住紅外線的傳播路徑），用低頻毫伏表測量此時(shí)輸出端的噪聲電壓。

結(jié)果分析：由于實(shí)驗(yàn)室提供的能夠模仿音頻信號的且能方便測量的信號只有正弦信號，所以我們用一款比較差點(diǎn)的信號發(fā)生器產(chǎn)生信號，然后進(jìn)行測量，會有誤差，但發(fā)現(xiàn)誤差并不大。

結(jié)論:由于系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)合理，功能電路實(shí)現(xiàn)較好，通信性能優(yōu)良、穩(wěn)定，較好地達(dá)到了題目要求的基本要求以及部分發(fā)揮要求。

（1）傳輸距離達(dá)兩米，還原出的音頻信號無明顯失真；

（2）單音頻信號輸入時(shí)，輸出電壓的有效值大于0.4V，噪聲電壓小于0.1V；

（3）指示燈能表明信號的有無；

（4）能實(shí)現(xiàn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，通信方向改變90度，可繼續(xù)傳輸信號，且無明顯失真。

[1]楊素行.模擬電子技術(shù).北京：高等教育出版社，2006年；

[2]樊昌信.通信原理.北京：國防工業(yè)出版社，2006年；

[3]曾光宇.光電檢測技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2009年；

[4]張記龍.光電信息技術(shù)與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2008年；