本實用新型專利技術公開了一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，包括用于無線電能產生并發射的電能發射模塊和用于無線電能接收的電能接收模塊；所述電能發射模塊包括依次連接的信號發生電路、高頻驅動電路、高頻振蕩電路和發射線圈，以及為所述信號發生電路、所述高頻驅動電路和所述高頻振蕩電路供電的供電電源；所述電能接收模塊包括依次連接的接收線圈、整流濾波電路和負載,所述供電電源包括芯片78L12，本實用新型專利技術設計新穎，結構簡單，采用直流+15V電源為教學實訓裝置供電，可以避免學生發生觸電的危險事故，可手動調節高頻振蕩頻率，方便學生在實驗過程中記錄觀察振蕩頻率對電能傳輸效率的影響，投入成本低，實用性強。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于無線電能傳輸
，具體涉及一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置。
技術介紹
無線電能傳輸技術是借助某種載體實現無直接電氣接觸式的電能傳輸技術，根據其傳輸原理的不同，可以分為三類:電磁感應耦合式、微波無線能量傳輸式和磁耦合諧振式，而其中磁耦合諧振式基于近場強耦合的概念，主要利用兩個具有相同諧振頻率物體之間可以實現高效的能量交換為理論依據，相較而言，傳輸距離適中，功率較大，對周圍環境影響微弱，因此更加安全可靠，成為目前無線電能傳輸
中重要的發展方向，經對現有專利技術的檢索發現，熊鷹等人在專利ZL201310410645.8中提出了《一種磁親合諧振式無線電能傳輸裝置》中利用磁諧振耦合無線電能傳輸技術有效克服了有線輸電方式存在的易產生接觸火花、設備移動靈活性差的缺點；向學位等人在專利ZL201410180860.8中提出了《磁諧振耦合無線電能傳輸系統的實現方法》引入了恒阻型直流變換模塊來代替現有技術中的直流變換模塊，使負載系統的輸入阻抗始終與高頻功率放大模塊的輸出阻抗共軛匹配，因此能夠自動追蹤電能的最大傳輸效率，但是上述兩種方案在應用于教學實訓的過程中存在以下問題，第一，其內容均只涉及高頻諧振電路的設計方法，并不涉及高頻驅動電路、電源電路等設計方法，系統性較差，且電源采用高壓供電，學生有可能發生觸電的危險；第二，設計方案復雜，導致成本偏高，電路集成化高，模塊化較差，不利于學生學習掌握磁耦合諧振式無線電能傳輸系統的原理知識，因此并不適合作為教學實訓裝置來使用；第三，發射頻率不能手動調節，不利于學生在實驗過程中記錄觀察驅動信號頻率對電能傳輸效率的影響以及阻抗的變化。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其設計新穎合理，結構簡單，低壓供電，可手動調節高頻振蕩頻率，裝置中各個模塊劃分清晰，投入成本低，可以避免學生發生觸電的危險事故，實用性強，便于推廣使用。為解決上述技術問題，本技術采用的技術方案是:一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:包括用于無線電能產生并發射的電能發射模塊和用于無線電能接收的電能接收模塊；所述電能發射模塊包括依次連接的信號發生電路、高頻驅動電路、高頻振蕩電路和發射線圈，以及為所述信號發生電路、所述高頻驅動電路和所述高頻振蕩電路供電的供電電源；所述電能接收模塊包括依次連接的接收線圈、整流濾波電路和負載；所述供電電源包括芯片78L12，所述芯片78L12的第I管腳接+15V電源輸出端，芯片78L12的第I管腳和+15V電源輸出端的連接端與并聯的非極性電容C3和極性電容C4的一端相接，芯片78L12的第2管腳經電感LI接+12V電源輸出端，芯片78L12的第2管腳和電感LI的連接端與并聯的非極性電容C5和極性電容C6的一端相接，電感LI和+12V電源輸出端的連接端與并聯的非極性電容C7和極性電容C8的一端相接，所述芯片78L12的第3管腳、并聯的非極性電容C3和極性電容C4的另一端、并聯的非極性電容C5和極性電容C6的另一端以及并聯的非極性電容C7和極性電容C8的另一端均接地。上述的一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:所述信號發生電路包括芯片SG3525，所述芯片SG3525的第2管腳經電阻R5接滑動電阻Rw的滑動端，滑動電阻Rw的一個固定端經電阻R3接芯片SG3525的第16管腳，滑動電阻Rw的另一個固定端經電阻R4接地，芯片SG3525的第11管腳與二極管D5的陽極相接，芯片SG3525的第13管腳和第15管腳均與+15V電源輸出端相接。上述的一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:所述高頻驅動電路包括三極管Ql、三極管Q2、場效應管Q3和場效應管Q4，所述三極管Ql的基極和三極管Q2的基極均與所述二極管D5的陰極相接，三極管Ql的集電極與+12V電源輸出端相接，所述場效應管Q3的柵極和場效應管Q4的柵極均與三極管Ql的發射極和三極管Q2的發射極的連接端相接，場效應管Q3的源極和場效應管Q4的漏極均與電阻R7的一端相接，三極管Q2的集電極和場效應管Q4的源極均接地。上述的一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:所述高頻振蕩電路包括場效應管Q5，所述場效應管Q5的柵極與所述電阻R7的另一端相接，場效應管Q5的漏極分三路，一路經電感L2與+15V電源輸出端相接，另一路經非極性電容C9與場效應管Q5的源極相接，第三路與非極性電容ClO的一端相接。上述的一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:所述發射線圈包括電感L3，所述電感L3的一端與非極性電容ClO的另一端相接，電感L3的另一端與非極性電容C9和場效應管Q5的源極的連接端相接。上述的一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于:所述接收線圈包括電感L4，所述電感L4的一端與非極性電容Cll的一端相接；所述整流濾波電路由四個二極管組成的橋式整流電路和非極性電容C12構成，所述橋式整流電路的一個交流輸入端與非極性電容Cll的另一端相接，橋式整流電路的另一個交流輸入端與電感L4的另一端相接，所述非極性電容C12并接在橋式整流電路的兩個直流輸出端； 所述負載包括電阻RL和發光二極管LED，所述電阻RL的一端與非極性電容C12的一端相接，電阻RL的另一端經所述發光二極管LED與非極性電容C12的另一端相接。本技術與現有技術相比具有以下優點:1、本技術設計方案完整，電路結構簡單，裝置中各個模塊劃分清晰，實現成本低，實用性強。2、本技術通過設計供電電源電路，采用直流+15V電源為教學實訓裝置供電，可以避免學生發生觸電的危險事故。3、本技術采用硬件的方式實現無線電能傳輸，沒有可編程的控制器，避免的繁瑣的軟件設計，系統的穩定性和可靠性更強。4、本技術高頻驅動信號的頻率可手動調節，方便學生在實驗過程中記錄觀察高頻驅動信號中頻率對電能傳輸效率的影響以及阻抗的變化，使用效果好，特別適用于高校教學實訓的過程中，便于推廣使用。綜上所述，本技術設計新穎合理，結構簡單，低壓供電，可手動調節高頻振蕩頻率，裝置中各個模塊劃分清晰，投入成本低，可以避免學生發生觸電的危險事故，實用性強，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本技術的技術方案做進一步的詳細描述?！靖綀D說明】圖1為本技術的電路原理框圖。圖2為本技術信號發生電路的電路原理圖。圖3為本技術供電電源電路的電路原理圖。圖4為本技術高頻驅動電路的電路原理圖。圖5為本技術尚頻振蕩電路和發射線圈的電路連接關系不意圖。圖6為本技術接收線圈、整流濾波電路和負載的電路連接關系示意圖。附圖標記說明:I一供電電源電路； 2—彳目號發生電路；3—尚頻驅動電路；4一尚頻振蕩電路；5—發射線圈；6—接收線圈；7—整流濾波電路；8—負載?！揪唧w實施方式】如圖1和圖3所示，本技術包括用于無線電能產生并發射的電能發射模塊和用于無線電能接收的電能接收模塊；所述電能發射模塊包括依次連接的信號發生電路2、高頻驅動電路3、高頻振蕩電路4和發射線圈5，以及為所述信號發生電路2、所述高頻驅動電路3和本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種磁耦合諧振式無線電能傳輸教學實訓裝置，其特征在于：包括用于無線電能產生并發射的電能發射模塊和用于無線電能接收的電能接收模塊；所述電能發射模塊包括依次連接的信號發生電路(2)、高頻驅動電路(3)、高頻振蕩電路(4)和發射線圈(5)，以及為所述信號發生電路(2)、所述高頻驅動電路(3)和所述高頻振蕩電路(4)供電的供電電源(1)；所述電能接收模塊包括依次連接的接收線圈(6)、整流濾波電路(7)和負載(8)；所述供電電源(1)包括芯片78L12，所述芯片78L12的第1管腳接+15V電源輸出端，芯片78L12的第1管腳和+15V電源輸出端的連接端與并聯的非極性電容C3和極性電容C4的一端相接，芯片78L12的第2管腳經電感L1接+12V電源輸出端，芯片78L12的第2管腳和電感L1的連接端與并聯的非極性電容C5和極性電容C6的一端相接，電感L1和+12V電源輸出端的連接端與并聯的非極性電容C7和極性電容C8的一端相接，所述芯片78L12的第3管腳、并聯的非極性電容C3和極性電容C4的另一端、并聯的非極性電容C5和極性電容C6的另一端以及并聯的非極性電容C7和極性電容C8的另一端均接地。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張奇，尚冬梅，陳妍冰，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61
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