1. 欢迎光临教育期刊网!
  2. 我们已经做论文八年了相信我们,能帮助到你的:论文代写与发表!

基于电能谐振磁耦合无线供电的无线鼠标的设计与实施

葛彦军 GE Yan-jun;许坤 XU Kun;周盼盼 ZHOU Pan-pan;刘青松 LIU Qing-song(嘉兴学院,嘉兴 314001)摘要: 本文利用电能的谐振磁耦合传输原理,设计了一种电能无线传输的电路,给无线鼠标提供工作电源。装置包括发射部分和接收部分,从计算机USB取电,通过高频逆变电路,将直流电转换为高频交流电,通过发射线圈发射出去。接收线圈接收电能,整流滤波后为鼠标供电。 教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 : 谐振式磁耦合;无线鼠标;无线传输
中图分类号:TH215 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)26-0103-02基金项目:本文得到嘉兴学院大学生重点创新计划(编号:851714044)的资助。作者简介:葛彦军(1993-),男,浙江杭州人,嘉兴学院南湖学院电气专业学生,研究方向为电能的无线传输与电气控制。0 引言目前,大部分的无线鼠标的电源由电池提供,但电池的使用寿命短,更换频率快,这样会给使用者带来很大的麻烦,且造成环境污染,为了解决这一问题,本文使用谐振式电磁耦合方式,把电能无线传输运用到无线鼠标上,可为鼠标的正常工作提供持续能量。1 谐振耦合电能无线传输原理谐振耦合电能传输的原理是利用电磁感应原理实现电能传递,通过谐振耦合能量的方法是使两个线圈发生谐振,使能量从一个线圈传输到另一个线圈,即利用两个LC电路,一个作为电能的发送端,另一个作为电能的接收端,当高频激励信号的频率同发射回路与接收回路的频率相同时,两个LC回路处于谐振工作状态,发射回路的电流值达到最大值,线圈发射的功率最大,接收回路也获得最大功率。2 系统总体方案系统总体设计方案如图1中所示,发射部分和接收部分组成了无线电能传输系统。电能无线输电系统包括发射源、发射系统、接收系统、负载等部分,高频逆变电路、线圈组成了发射部分;另一线圈和整流滤波电路组成了接收部分。电能从计算机中的USB接口获得+5V的电源(DC),通过自激振荡电路产生约100kHz的高频振荡电流,发射线圈将能量以电磁波的形式发射出去,接收线圈将电磁波接收,接收到的电流需要经过整流滤波电路,再有集成稳压芯片构成稳压电路,变换成鼠标工作所需的直流电(3.3V),给鼠标提供电源。由于鼠标工作时要实现自由动作,因此就会改变线圈之间距离,使磁路中存在很大的漏感,很低的耦合系数,这样系统的传输功率会受到限制,从而影响系统的正常工作和工作效率。谐振补偿电路用来消除传输系统中松耦合产生的影响。3 电路设计与实施发射端电路由高频调制、L1C1谐振、功率放大器构成。NE555构成振荡频率为100kHz的信号发生器,为发射电路提供激励信号,信号经光电耦合芯片隔离后驱动MOSFET的关断。光电耦合芯片采用HCNR201,其线性度可达0.05%信号带宽可大于1MHz。电路采用IRF540-N场效应管构成桥型逆变电路,同时可将谐振信号进行有效的放大,将信号提供给L1C1并联谐振电路。接收端电路由L2C2谐振、整流电路、稳压电路构成。整个电路安装在鼠标中,整流电路即将交流电(AC)转化为直流电(DC)的装置,在本设计中采用了体积较小的集成桥式整流芯片MP6S(0.8A)进行整流,整流后经MC34063双极性集成芯片构成BUCK稳压电路,电路输出电压为3.3V。4 线圈设计与实施在能量的发射与接收中线圈起重要的作用,试验表明,线圈半径越大,传输距离越大,因此,线圈安要求尽量做的大一些,对于发射线圈,由于和发射电路一起安装在计算机的USB接口,线圈可以大一些,发射线圈用1mm的漆包铜线,绕制半径200mm,匝数10匝。对于接受线圈,由于鼠标内部空间的限制,所绕制的接受线圈应尽可能的小,并要求一定的体积内能输出最大的功率。漆包线直径越大,在相同的体积下匝数就会较少,直径越小,在相同的体积下匝数就会较多。通过实验,在匝数较多的情况下,线圈输出的电压越大,因此,设计中采用了直径为0.15mm的漆包铜线,匝数为6000匝,绕制半径10mm。由于鼠标在工作中的自由运动,改变了两线圈的距离,影响了电能传输的效率,本设计中采用了并联电容的作为补偿电路以提高传输效率。5 实验与结论本设计方案确定后,首先利用PROTUS软件对方案进行了仿真,仿真结果表明了方案的可行性,然后,搭建了实际电路进行了实验测试,实验表明,该电路发射端与接收端相距50CM时,输出端输出电压最大可达8.8V,传输功率可达350MW。传输距离达到1.5米时,输出电压可达到3.5V。本设计完全可以满足无线鼠标的电源供电。教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
[1]李阳,杨庆新,闫卓.磁耦合谐振式无线电能传输方向性分析与验证[J].电工技术学报,2014,29(2):197-203.[2]王玉龙,冷宇.电能无线传输装置的补偿电路研究[J].信息技术,2014(7):111-116.[3]傅文珍,张波,丘东元.自谐振线圈耦合式电能无线传输的最大效率分析与设计[J].中国电机工程学报,2009,29(18):21-26.[4]侯洁.中小功率等级感应耦合电能传输系统的设计与实现[M].重庆大学硕士学位论文,2013(4):1-78.[5]蒋维,傅文珍,王蕊玲.一种小功率的谐振耦合电能无线传输系统仿真[J].嘉兴学院学报,2012,24(3):107-112.
浏览次数:  更新时间:2015-09-16 19:29:19
上一篇:基于数学建模中椅子模型的创新型——挂钩设计
下一篇:教育改革新形势下高校校园基本建设规划设计理论研究
网友评论《基于电能谐振磁耦合无线供电的无线鼠标的设计与实施》
Top 鸿运国际