肖滟琳　吳昊

摘? 要：本設(shè)計基于電磁感應(yīng)原理制作的一款簡易無線充電系統(tǒng)。無線傳輸方案的選擇是經(jīng)查閱資料，在現(xiàn)有的四種方案中選擇了最簡單易行的電磁感應(yīng)方案。在能量發(fā)送端采用六反向器CD4069的晶體振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩;為保護(hù)CD4069，本設(shè)計采用三端集成穩(wěn)壓電路7085為CD4069供電;能量接收端主要由整流濾波電路組成，將接收的交流電變?yōu)榭蓪σ苿釉O(shè)備、電池進(jìn)行供電的直流電。通過仿真表明，本設(shè)計是可行的。

關(guān)鍵詞：無線充電，電磁感應(yīng)，能量發(fā)送端，能量接收端，線圈

1總體方案設(shè)計

結(jié)合自己的實際知識，在查閱了大量相關(guān)技術(shù)資料后，本文提出了四種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下文將首先分別說明這四種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理、分析比較它們的特點，進(jìn)而闡述本文最終選擇方案的原因。

1.1方案比較

1.1.1方案一：電磁感應(yīng)方式

電磁感應(yīng)技術(shù)，可看作是分離式的變壓器。將發(fā)射線圈和接收線圈分離放置，當(dāng)發(fā)射端線圈有電能輸入時，就會產(chǎn)生一個變化的磁場，接收端的線圈感應(yīng)到這一磁場，就產(chǎn)生了電流，這樣就能構(gòu)建一套無線電能傳輸系統(tǒng)。

1.1.2方案二：磁共振方式

相比與電磁感應(yīng)方式，磁共振技術(shù)在距離上更占優(yōu)勢，它的無線充電支持?jǐn)?shù)厘米至數(shù)米，更加靈活。磁共振也要使用兩個規(guī)格完全匹配的線圈，給其中一個線圈通電以產(chǎn)生磁場，另一個線圈共振，產(chǎn)生電流點亮燈泡或給設(shè)備充電。

1.1.3方案三：電場耦合方式

電場耦合方式分為送電側(cè)與受電側(cè)。兩組電極、一個振蕩器、一個放大器和一套升壓電路即組成了送電側(cè)。

1.1.4方案四：無線電波方式

接收電路捕捉從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。

1.2方案論證

基于技術(shù)原理和實驗情況，方案一更可行。方案一的優(yōu)點在于：適合短距離充電，轉(zhuǎn)換效率高，深度貼合電氣工程學(xué)生所學(xué)的一系列專業(yè)知識;缺點在于：必須要擺放在特定位置才能充電，且金屬會發(fā)熱;實現(xiàn)的難點在于高頻振蕩電路能否產(chǎn)生合適的頻率信號。

1.3方案選擇

基于對所學(xué)知識的理解情況、方案的難易程度以及傳輸功率的大小等原因選擇了方案一：電磁感應(yīng)方式。

1.4硬件調(diào)試

1.4.1對整流濾波模塊的調(diào)試

按照原理圖，在Proteus上畫好電路圖后，接入12V 50HZ的交流電，準(zhǔn)備開始仿真。發(fā)現(xiàn)負(fù)載LED燈不亮，懷疑無線充電是否失敗。經(jīng)查閱資料后發(fā)現(xiàn)，1.7V的電壓還不足以使負(fù)載LED燈發(fā)亮，但無線充電成功，對更改后的電路進(jìn)行仿真，可見負(fù)載LED燈發(fā)光狀態(tài)良好，無線充電非常成功。仿真情況如圖4—1所示。

2系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)結(jié)論

2.1系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測試

在系統(tǒng)測試過程中，對高頻振蕩模塊進(jìn)行了測試，通過Proteus仿真軟件里的示波器對高頻振蕩模塊的輸出進(jìn)行了波形測試，發(fā)現(xiàn)輸出的振蕩波形為帶有毛刺的方波。并且利用電壓表對各模塊輸出電壓情況進(jìn)行了測試。測試結(jié)果如表4—1所示。

2.2系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析

從本設(shè)計的參數(shù)結(jié)果來看，基本滿足無線傳輸與充電條件。但充電效率會很低，因為傳輸過來的電壓值不高、輸出功率不大。但本設(shè)計最終輸出的是帶有毛刺的方波，頻率為100HZ，輸出波形有待改善，輸出頻率也有待提高。

3結(jié)論

本設(shè)計基本達(dá)成設(shè)計目標(biāo)，性能達(dá)到中等水平。其優(yōu)點與特色在于無線充電技術(shù)的成功實現(xiàn)，其創(chuàng)新意義在于對無線充電技術(shù)的又一次嘗試，無線充電技術(shù)為人類能量傳輸?shù)母镄缕鸬搅送撇ㄖ鸀懙淖饔谩?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]? 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京：高等教育出版社，2014.1：78-139.

[2]? 陳永強(qiáng)、魏金成、吳昌東.模擬電子技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2013.1：202-256.

[3]? 臧向迪、胡銥.無線充電小車設(shè)計與探究[J].河北農(nóng)機(jī)，2018，09.

[4]? 王樂、鐘廣仁、熊少華、李翠錦. 無線充電電動小車設(shè)計與實現(xiàn)[J].東南西北，2018，14.

[5]? 楊洋. 無線充電就是這么簡單[J].科學(xué)24小時，2016，06.

[6]? 劉韜. 無線充電傳感器網(wǎng)絡(luò)能量效率優(yōu)化研究[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2018，05.

[7]? 馬吉智.無線充電的設(shè)計與制作[J].安徽建筑大學(xué)，2013.

[8]? 唐孟雪、馮文超、陳嘉莉. 無線充電電動小車[J].西部皮革，2019，06.

[9]? 黃永忠、甘永進(jìn)、楊桂靜、莫海林、韋秋雨、文穎、潘曉燕. 一種無線充電小車的設(shè)計[J].科學(xué)創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，25.

[10]? 倪國旗、王麗娜、彭欣.一種無線充電系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息化研究，2013，03.

[11]? 葉先萬、蔣碧波、李躍偉.一種智能無線充電系統(tǒng)設(shè)計[J].計算及測量與控制，2018，26（6）.