基于無線傳能的旋轉led彩燈

1、附件二“合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽技術書：15TJ-0604參 賽 隊伍名 稱：基于無線傳能的旋轉LED彩燈 型號：B.HT32F1765作品作品使用作 品 所屬類別：B參賽學生：指導老師： ：通 訊 地址：工業(yè)大學 電氣工程與自動化 ： “合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽學校學院（系）工業(yè)大學電氣工程與自動化學校專業(yè)年級工業(yè)大學電氣工程及其自動化大三工業(yè)大學電氣工程及其自動化大三工業(yè)大學機械及自動化大三工業(yè)大學電信大四目錄摘要4第 1 章 作品介紹5第 2 章 工作原理52.1 無線傳能部分52.2 單片機部分5第 3 章 作品功能、特色6第 4 章 作品結構64.1

2、硬件部分64.2部分7第 5 章設計方式8第 6 章測試方式8第 7 章操作方式與使用手冊8第 8 章附錄8（一）未來開發(fā)方向8（二）參考資料8“合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽基于無線傳能的 LED 彩燈參賽：15TJ-0604工業(yè)大學 電氣工程與自動化（系）指導老師：參賽隊員：Address：日期：2015 年 4 月 30 日摘要隨著材料的不斷進步，技術的飛躍突破，應用的大力推廣，LED 的光效也在不斷提高，價格不斷走低。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了 LED 發(fā)光二極管在照明應用的前景廣闊。LED 被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、長、低功耗、低熱、度、防水、微型、防震、易調(diào)

3、光、光束集中、轉 LED 隨之誕生。作為聚會，室內(nèi)裝飾，甚至簡便等特點，因此綜合以上的優(yōu)點旋的舞臺效果、樓體裝飾的“寵兒”，旋轉 LED 在越來越多的場合“扮演”不同的角色。但是在應用領域的不斷拓寬的同時也反映出如何能夠更簡便的為 LED 提供電能。對于大型戶外的照明設施需要從固定電源引出大量的電線，這樣不僅增加施工和維修難度，同時又增加了整體的成本。這些都體現(xiàn)出傳統(tǒng)單一的供電方式無法和新型 LED 用電設備的相互結合。本次的作品，致力于將靈活便捷的無線電能傳輸與旋轉 LED 相互結合，設計出基于諧振式無線傳能旋轉 LED 模塊。這樣，旋轉 LED 照明設備可以在有諧振模塊的位置實現(xiàn)無線供電。

4、由此，可以解決供電線路的復雜性問題，避免線路露導致的安全事故，同時拓寬旋轉 LED 的應用場合，使其不再受固定電源的限制。通過調(diào)整輸出功率，可以給不同場合的裝飾 LED 照明設備提供電能，提高旋轉 LED 的靈活性。：視覺暫態(tài)；無線供電；旋轉 LED1第 1 章 作品介紹現(xiàn)如今，隨著科技水平的進步與智能化電網(wǎng)的發(fā)展，人們漸漸對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出更高的要求。在保證高質量的供配電能的同時保證用電的靈活化，實現(xiàn)用戶可以作為電能的使用者，也可以作為電能的生產(chǎn)者，實現(xiàn)電能的互動，這就是目前所期望的智能電網(wǎng)時代。對于國家電網(wǎng)的主推技術無線電能傳輸漸漸進入人們的視野當中。無線傳能基于 Nikola Tes

5、la 的技術原理，實現(xiàn)用電設備無線路的進行電能傳輸。本次作品是基于無線傳能的旋轉 LED 彩燈，將實際應用與無線傳能技術相結合，解決了 LED 彩燈的供電問題，避免了繁雜的線路帶來的安全隱患，安全、可靠、高效、靈活，為人們今后的工作和生活提供了很大的方便。同時，本彩燈能提供多種 LED 彩燈變換方式，為公眾提供了人性化的多種選擇結果，且將 LED 彩燈與音樂結合起來更能達到美輪美奐的效果，為、婚禮或者音樂噴泉等各種社會活動增光添彩。本產(chǎn)品將戶外大型裝飾照明設備作為發(fā)展的目標，充當供電部分的無線電能傳輸系統(tǒng)能夠便于設備維護，降低施工設計的難度以及提高對外界環(huán)境的適應能力，因而對于室外的 LED

6、照明裝置更能夠體現(xiàn)出本產(chǎn)品作為初期模型的優(yōu)勢。第 2 章 工作原理2.1 無線傳能部分目前無線充電按照原理方式可以分為三類,即電磁感應、無線電波、及電磁。發(fā)射端是電源端,集成在發(fā)射端里面的線圈稱做初級線圈,或發(fā)射線圈,在接收端集成的線圈稱做接收線圈或次級線圈,當交流電通過發(fā)射線圈后,便會向外產(chǎn)生磁場,接收線圈接收到磁場之后產(chǎn)生電磁感應,進而感應電動勢,有了電壓之后線圈就會產(chǎn)生感應電流,經(jīng)過整流后的電流就可以為旋轉 LED 供電。整個結構如圖 2.1 所示。圖 2.1 系統(tǒng)結構框圖22.2 單片機部分由于對高速旋轉的 LED 供電存在一定的，通過的不斷探索和測試，最終選定了用無線來對旋轉 LED

7、 燈進行供電，此方法創(chuàng)造性的解決的了 LED 在高速旋轉下可能出現(xiàn)的導線纏繞。另外單片機通過紅外接收信號來判斷旋轉 LED 燈的起始位置，從而利用了人眼的視覺暫態(tài)的原理，只要電機轉速轉的夠快，旋轉 LED 燈既能實現(xiàn)對漢字和的顯示。第 3 章 作品功能、特色本作品將無線傳能的技術應用于實際控制和設計中，設計出一個基于無線傳能的旋轉 LED 彩燈，避免了繁瑣的電路設計與連接，減小了對環(huán)境的要求，提高了安全系數(shù)。其定位于可控無線裝飾產(chǎn)品。旋轉的 LED 彩燈，造型優(yōu)美，色彩艷麗，是裝飾舞臺效果的絕佳助手，符合人們對美的追求的客觀現(xiàn)。采用無線傳能技術，可實現(xiàn)電能安全、可靠、高效、靈活的非接觸傳輸，克

8、服了傳統(tǒng)電能傳輸中的諸多，符合消費電子產(chǎn)品的市場需求和社會的發(fā)展趨勢，具有很大的實用意義和市場開發(fā)價值。第 4 章 作品結構4.1 硬件部分基于無線傳能的旋轉 LED 彩燈的系統(tǒng)總框圖，如圖 1 所示。該系統(tǒng)由能量接收線圈接收電能，然后對接收到的電能進行整流濾波，然后通過換壓電路，分別給直流電機，單片機，和 LED 彩燈進行供電；LED 彩燈和直流電機受到單片機的控制。通過能量接收線圈接收電能創(chuàng)造性地解決了旋轉 LED 燈在旋轉過程中可能使導線纏繞。圖 4.1 基于無線傳能的旋轉 LED 彩燈硬件設計圖3單片機通過紅外接收信號來判斷旋轉 LED 燈的起始位置，從而利用了人眼的視覺暫態(tài)的原理，只

9、要電機轉速轉的夠快，旋轉 LED 燈既能實現(xiàn)對漢字和的顯示。圖 4.2 單片機模塊部分電路44.2部分圖 4.3 旋轉 LED 彩燈設計流程圖如圖 4.3 所示，為旋轉 LED 彩燈的設計流程圖。程序開始后，先判斷電機的正反轉狀態(tài)；然后選擇旋轉方式；之后對進行標志位的選擇，如果標志位為 1，則單片機送花樣 1 的碼表；如果標志位為 2，則單片機送花樣 2 的碼表；如果標志位為 3，則單片機送花樣 3 的碼表；然后 LED 彩燈根據(jù)碼表選擇不同的顯示方式。第 5 章 設計方式本設計的設計方式是基于實驗和理論上的結合。在理論上，通過網(wǎng)上查找資料的方式，來確定的設計思路。在實驗上，先搭建所設計的硬件

10、電路，然后在所搭建5的硬件電進行調(diào)試程序，保證硬件電路的設計思路沒有錯誤的情況下，對所搭建的硬件電路發(fā)工廠進行 PCB 打樣。第 6 章 測試方式采用分模塊測試方式。先將各個模塊分別搭建起來，并分別進行硬件的調(diào)試。在硬件上留出測試口，方便出現(xiàn)問題是檢測。在硬件調(diào)試順利完成后進入下一階段，即調(diào)試。通過在 HT66F70A 的集成開發(fā)環(huán)境先對程序進行語法的檢查，再程序到硬件上觀測實驗現(xiàn)象并作出結論，對進一步的調(diào)試進行修正。第 7 章 操作方式與使用手冊1、接通電源，各部分線圈處于斷電狀態(tài)；2、打開控制開關，使發(fā)射端線圈通電；3、接收端線圈獲得電能，進一步向前輸送電能；4、線路接通以后，通過單片機控制電機的轉速同時控制旋轉 LED；5、通過上位機控制可以選擇不同的展示效果。第 8 章 附錄（一）未來開發(fā)方向由于在為旋轉 LED 提供電能時需要考慮導線的纏繞問題，下一步的改進可以對電機的電刷進行改進。同時可以在發(fā)射端利用單片機進行控制，實現(xiàn)精確電流和電壓的傳輸，提高旋轉 LED 的可靠性，也增加其應用領域。（二）參考資