項(xiàng)目一無線能量傳輸裝置

1、項(xiàng)目一：無線能量傳輸裝置任務(wù)一：無線能量傳輸單個(gè)三極管放大電路的焊接一、任務(wù)背景無線供電的設(shè)想最早由交流電之父特斯拉在一百多年前就已經(jīng)由此構(gòu)想了。在那以后，人類對無線供電技術(shù)的研究一直在繼續(xù)。無線充電可以解決很多問題：第一，它可以改變目前電子產(chǎn)品充電接口不兼容的情況，讓用戶不再需要攜帶一大堆充電器和電線，只要將代充電的設(shè)備置于發(fā)射器附近，就可以充電了。第二，目前很多傳感器需要無線充電，比如埋在墻里的傳感器，把它拿出來充電是不太可能的，還有一些遠(yuǎn)程的監(jiān)控用途的傳感器， 一樣地需要無線充電技術(shù)。第三， 就是目前廣泛應(yīng)用的植入性醫(yī)療器件， 如心臟起搏器，每隔七八年病人就需要做手術(shù)來更換電池。如果可以

2、對起搏器進(jìn)行無線充電，就不需要做危險(xiǎn)的手術(shù)了。最重要的是，從宏觀上看，如今人類對電能的熱愛非常強(qiáng)烈，消耗越來越大，亂如麻的電線和污染環(huán)境的電池，帶來更多的困撓，無線電能傳輸技術(shù)是解決這些問題很好的途徑。無線電能傳輸技術(shù)目前可通過三種方式實(shí)現(xiàn)：電磁感應(yīng)式 （利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場實(shí)現(xiàn)近程無線供電） 、 磁場共振式（利用磁耦合共振效應(yīng)近程無線供電） 、電波輻射式（電力轉(zhuǎn)換成電波以輻射傳輸供電） 。本任務(wù)使用第一種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行電能傳輸。 補(bǔ)充任務(wù)： 整流濾波的電路的調(diào)試原理框圖：圖1由發(fā)射模塊和接收模塊組成。發(fā)射模塊中信號發(fā)生電路產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波，經(jīng)驅(qū)動電路提高其驅(qū)動能力后為功放電路提供激勵信

3、號，再通過發(fā)射線圈把能量發(fā)射出去。接收電路主要有接收線圈，整流濾波電路以及發(fā)光二極管模擬的負(fù)載組成。三、接收模塊1、接收模塊電路原理：圖2 接收模塊電路原理圖2、發(fā)射模塊電路原理圖：圖3 接收模塊電路原理圖1）、將圖3連線完成。并連接其實(shí)物圖。測量并畫出三極管輸入和輸出的波形圖。解釋原因。三級輸入波形三極管輸出波形波形原因2）、線圈L1兩端，接入二極管，畫出三極管輸入和輸出的波形圖。（相關(guān)知識點(diǎn)，續(xù)流二極管）圖4 續(xù)流二極管三級輸入波形三極管輸出波形波形原因 整機(jī)調(diào)試任務(wù)1：變換主線圈不同驅(qū)動頻率，測量負(fù)載電流大小。任務(wù)2：1、使用三極管8050驅(qū)動初級線圈，測量負(fù)載電流大小。 2、使用三極管

4、2383驅(qū)動初級線圈，測量負(fù)載電流大小。任務(wù)3：1、整流電路使用二極管4008，測量負(fù)載電流大小。 2、整流電路使用二極管1N4148，測量負(fù)載電流大小。任務(wù)二：無線能量傳輸H橋電路及程序一、任務(wù)背景上個(gè)任務(wù)采用單個(gè)三級管放大功率，效率低，傳輸距離近。本任務(wù)為解決此問題，采用H橋驅(qū)動。H橋驅(qū)動電路： H橋式電機(jī)驅(qū)動電路包括4個(gè)三極管，因其外形酷似字母'H'，所以稱作H橋驅(qū)動電路。要使線圈處有電流，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如 當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過線圈，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過線圈。晶體管

5、是最為廉價(jià)的控制方法，但在晶體管上有明顯的壓降，會產(chǎn)生功率的損耗，效率不高，適宜應(yīng)用在低電壓，小功率的場合。二、驅(qū)動芯片：L298NL298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，346V，輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制，與單片機(jī)管腳直接連接；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作，有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻

6、，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。VS 位電機(jī)驅(qū)動電源，VSS為邏輯控制電源。程序代碼：任務(wù)三：無線能量傳輸諧振電路一、任務(wù)背景任務(wù)任務(wù)采用單個(gè)三級管放大功率，效率低，傳輸距離近。本任務(wù)采取并聯(lián)諧振電路解決此問題。并聯(lián)諧振的特性：1.電流與電壓相位相同，電路呈電阻性。2.串聯(lián)阻抗最小，電流最大：這時(shí)Z=R，則I=U/R。3.電感端電壓與電容端電壓大小相等，相位相反，互相補(bǔ)償，電阻端 電壓等于電源電壓。4.諧振時(shí)電感（電容）端電壓與電源電壓的比值稱為品質(zhì)因數(shù)Q，也等于感抗（或容抗）和電阻的比值。當(dāng)Q>

7、>1時(shí)，L和C上的電壓遠(yuǎn)大于電源電壓（類似于共振），這稱為串聯(lián)諧振，常用于信號電壓的放大；但在供電電路中串聯(lián)諧振應(yīng)該避免。補(bǔ)充任務(wù)：RLC并聯(lián)諧振電路二、電路連接與調(diào)試發(fā)射模塊電路原理圖：將圖1連線完成。并連接其實(shí)物圖。將信號發(fā)生器接入C1輸入端，改變信號發(fā)生器頻率，尋找諧振點(diǎn)。 圖1補(bǔ)充任務(wù) 整流濾波的電路的調(diào)試實(shí)驗(yàn)人： 時(shí)間： 指導(dǎo)老師：一、半波整流1、畫出半波整流原理圖2、按照原理圖，接線。3、輸入端使用信號發(fā)生器提供幅值0.25V的正玄波。畫出輸入、輸出波形。4、輸入端使用信號發(fā)生器提供幅值1V的正玄波。畫出輸入、輸出波形。輸入正弦波輸出波形輸出幅值輸出頻率幅值：0.25V，頻率

8、：1KHz幅值：1V，頻率：1KHz思考題：1）請解釋輸出波形的原因。（二極管單行導(dǎo)通）2）為何3、4輸出波形不同？（相關(guān)知識點(diǎn)，二極管的開啟電壓）3）輸出正弦波的峰值為 V，輸入信號的正弦波峰值為 V。為何4的輸出的波形和輸入波形不同？（相關(guān)知識點(diǎn)，二極管的導(dǎo)通壓降）二、全波整流1、畫出全波整流原理圖2、按照原理圖，接線。3、輸入端使用信號發(fā)生器提供正玄波。畫出輸入、輸出波形。輸入正弦波輸出波形輸出幅值輸出頻率幅值：0.25V，頻率：1KHz幅值：1V，頻率：1KHz補(bǔ)充任務(wù)：RLC并聯(lián)諧振電路1電路課程設(shè)計(jì)目的（1）驗(yàn)證RLC并聯(lián)電路諧振條件及諧振電路的特點(diǎn)；（2）學(xué)習(xí)使用EWB仿真軟件進(jìn)行電路模擬。2仿真電路設(shè)計(jì)原理本次設(shè)計(jì)的RLC串聯(lián)電路圖如下圖所示。圖1 RLC并聯(lián)諧振電路原理圖理論分析與計(jì)算：根據(jù)圖1所給出的元件參數(shù)具體計(jì)算過程為發(fā)生諧振時(shí)滿足 ,則RLC并聯(lián)諧振角頻率和諧振頻率分別是 RLC并聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)如下。諧振時(shí)Y=G,電路呈電阻性，導(dǎo)納的模最小.若外施電流一定，諧振時(shí)，電壓為最大，,且與外施電流同相。電阻中的電流也達(dá)到最大，且與外施電流相等，.諧振時(shí),即電感電流和電容電流大小相等，方向相反。3諧振電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟（1）電路發(fā)生諧振的條件及驗(yàn)證方法這里有幾種方法可以觀察電路發(fā)生串聯(lián)諧振：利用電流表測量總電流和流經(jīng)R的電流，兩者相等時(shí)即為并聯(lián)諧振。利用示波器