專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸電能傳輸系統(tǒng)；尤其涉及一種單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。
背景技術(shù)：
非接觸的電能傳輸通?？梢酝ㄟ^(guò)幾種途徑實(shí)現(xiàn)，其各自利用的原理有所不同。一種方式是利用電磁感應(yīng)原理傳遞能量；第二種方式利用電磁波傳遞能量；第三種方式利用電磁共振。利用電磁共振的非接觸的電能傳輸往往存在原邊線(xiàn)圈表面磁場(chǎng)不均勻，且存在原邊線(xiàn)圈傳輸能量全開(kāi)全閉而造成的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。一種單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負(fù)載；原邊封裝裝置內(nèi)設(shè)有原邊三層線(xiàn)圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機(jī)控制電路、原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路；副邊接收裝置內(nèi)設(shè)有副邊接收線(xiàn)圈、整流電路、電壓調(diào)整電路；原邊封裝裝置和電源相連，副邊接收裝置和原邊封裝裝置非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置設(shè)在負(fù)載內(nèi)或與負(fù)載相連。所述的裝置的電能傳輸方法，所述的原邊封裝裝置的AD電壓采樣電路對(duì)原邊三層線(xiàn)圈陣列上的各個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，將采樣結(jié)果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時(shí)刻只傳送一個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓給單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路將采樣結(jié)果與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，若副邊接收線(xiàn)圈不在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果大于設(shè)定電壓，則不通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈；若副邊接收線(xiàn)圈在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果小于設(shè)定電壓，則通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，副邊接收線(xiàn)圈將接收到電能輸出到負(fù)載。本發(fā)明的有益效果是將傳統(tǒng)的非接觸式電能傳輸裝置中的單個(gè)或單層的原邊發(fā)射線(xiàn)圈改進(jìn)成了三層排布的原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列，使得原邊線(xiàn)圈上方的磁場(chǎng)更加的均勻；同時(shí)通過(guò)AD電壓采樣電路、多選一選擇器來(lái)對(duì)原邊三層線(xiàn)圈上的電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)單片機(jī)控制電路對(duì)采樣結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，來(lái)選擇性導(dǎo)通原邊三層線(xiàn)圈陣列中的線(xiàn)圈，使得能量傳輸更加高效。


圖1為單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2為單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的剖面示意 圖3為原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列三層排布的結(jié)構(gòu)示意 圖4為實(shí)際測(cè)得原邊發(fā)射線(xiàn)圈空載時(shí)線(xiàn)圈電壓和有載時(shí)線(xiàn)圈電壓電壓的曲線(xiàn)圖； 圖5為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的非接觸式電能傳輸示意圖；圖6為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的非接觸電能傳輸?shù)牧鞒虉D；圖7為本發(fā)明的一個(gè)示例性原邊三層線(xiàn)圈導(dǎo)通示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。描述之前，應(yīng)該理解本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被解釋為限于一般的字典的意義，而應(yīng)該在允許發(fā)明人為進(jìn)行最佳解釋而適當(dāng)定義術(shù)語(yǔ)的原則下，根據(jù)與本發(fā)明的技術(shù)方面相應(yīng)的含義和概念來(lái)進(jìn)行解釋。因此，這里提出的描述僅是出于示例目的的優(yōu)選實(shí)施例，并不是要限制本發(fā)明的范圍，所以應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)其作出其他等同或變型。一種單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負(fù)載；原邊封裝裝置內(nèi)設(shè)有原邊三層線(xiàn)圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機(jī)控制電路、原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路；副邊接收裝置內(nèi)設(shè)有副邊接收線(xiàn)圈、整流電路、電壓調(diào)整電路；原邊封裝裝置和電源相連，副邊接收裝置和原邊封裝裝置非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置設(shè)在負(fù)載內(nèi)或與負(fù)載相連。所述的裝置的電能傳輸方法，所述的原邊封裝裝置的AD電壓采樣電路對(duì)原邊三層線(xiàn)圈陣列上的各個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，將采樣結(jié)果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時(shí)刻只傳送一個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓給單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路將采樣結(jié)果與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，若副邊接收線(xiàn)圈不在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果大于設(shè)定電壓，則不通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈；若副邊接收線(xiàn)圈在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果小于設(shè)定電壓，則通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，副邊接收線(xiàn)圈將接收到電能輸出到負(fù)載。圖1是單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所描述的，非接觸電能傳輸系統(tǒng)包括外部電源3用于給原邊電路提供能量，和原邊封裝裝置2，內(nèi)部有原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路、AD電壓采樣電路、多選一選擇器和單片機(jī)控制電路等，和副邊接收裝置1，內(nèi)部有副邊整流電路和電壓調(diào)整電路等，同時(shí)副邊接收裝置中有接受線(xiàn)圈4，副邊接收裝置是直接安裝在用電裝置內(nèi)部，以保證副邊接收線(xiàn)圈以非接觸從原邊發(fā)射線(xiàn)圈處接收到能量，供負(fù)載使用。圖2為單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置的剖面示意圖。圖中所示原邊三層線(xiàn)圈陣列5為三層。圖3為原邊三層線(xiàn)圈陣列三層排布的結(jié)構(gòu)示意圖。在一層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列的基礎(chǔ)上，將第二層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列疊放在第一層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列上，使得第二層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列的磁場(chǎng)最強(qiáng)區(qū)域與第一層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列的磁場(chǎng)最弱區(qū)域重合，再在兩層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列的基礎(chǔ)上，再疊放第三層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列，使得第三層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列的磁場(chǎng)最強(qiáng)區(qū)域與第一、二層原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列疊加的磁場(chǎng)最弱區(qū)域重合，這樣就使得，三層的原邊發(fā)射線(xiàn)圈上方的磁場(chǎng)分布比一層、兩層的原邊發(fā)射線(xiàn)圈上方的磁場(chǎng)分布更加的均勻。圖4為實(shí)際測(cè)得原邊發(fā)射線(xiàn)圈空載時(shí)線(xiàn)圈電壓和有載時(shí)線(xiàn)圈電壓電壓的曲線(xiàn)圖。通過(guò)實(shí)際測(cè)得的曲線(xiàn)可知，當(dāng)原邊發(fā)射線(xiàn)圈有對(duì)應(yīng)的副邊接受線(xiàn)圈時(shí)，原邊發(fā)射線(xiàn)圈上的電壓比原邊發(fā)射線(xiàn)圈沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的副邊接受線(xiàn)圈時(shí)小。所以，可以通過(guò)AD采樣電路采樣對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，然后將采樣結(jié)果通過(guò)多選一選擇器分時(shí)送入單片機(jī)，單片機(jī)控制電路對(duì)采樣的結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)電壓小于臨界值時(shí)，判斷為原邊發(fā)射線(xiàn)圈有對(duì)應(yīng)的負(fù)載，則單片機(jī)輸出相應(yīng)的信號(hào)給驅(qū)動(dòng)使其驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈。使其導(dǎo)通。反之，則發(fā)出信號(hào)不驅(qū)動(dòng)原邊的發(fā)射線(xiàn)圈。圖5為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的非接觸式電能傳輸示意圖。首先，在剛開(kāi)始上電時(shí)，通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)所有原邊發(fā)射線(xiàn)圈，接著通過(guò)AD采樣電路采樣分別對(duì)原邊發(fā)射線(xiàn)圈上的電壓信號(hào)進(jìn)行米樣，然后將米樣結(jié)果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時(shí)刻只傳送一個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓給單片機(jī)控制電路，單片機(jī)將原邊發(fā)射線(xiàn)圈上的電壓與設(shè)定電壓比較，弱若大于設(shè)定電壓，則不驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，若小于設(shè)定電壓，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈。同時(shí)，可以實(shí)時(shí)的對(duì)原邊三層線(xiàn)圈上的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若發(fā)生變化，則重新與設(shè)定值比較，判斷是否開(kāi)啟相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈的驅(qū)動(dòng)電路。圖6為本發(fā)明的一個(gè)示例性原邊三層線(xiàn)圈導(dǎo)通示意圖。工作的過(guò)程為，通過(guò)AD采樣電路對(duì)原邊發(fā)射線(xiàn)圈上的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，然后將采樣結(jié)果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時(shí)刻只傳送一個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓給單片機(jī)控制電路，單片機(jī)將原邊發(fā)射線(xiàn)圈上的電壓與設(shè)定電壓比較，若大于設(shè)定電壓，則不驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，若小于設(shè)定電壓，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈。如無(wú)變化，則繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視。圖7為本發(fā)明的一個(gè)示例性原邊三層線(xiàn)圈導(dǎo)通示意圖。當(dāng)副邊接收線(xiàn)圈5在原邊三層線(xiàn)圈陣列4的如圖7所示的位置時(shí)，單片機(jī)控制電路會(huì)選擇性導(dǎo)通如圖中陰影所涉及的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，使得只有感應(yīng)到副邊接收線(xiàn)圈的原邊發(fā)射線(xiàn)圈才被導(dǎo)通，使得能量更加高效的利用。
權(quán)利要求
1.單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置，其特征在于它包括副邊接收裝置(I)、原邊封裝裝置(2)、電源(3)、負(fù)載；原邊封裝裝置(2)內(nèi)設(shè)有原邊三層線(xiàn)圈陣列(5)、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機(jī)控制電路、原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路；副邊接收裝置(I)內(nèi)設(shè)有副邊接收線(xiàn)圈(4)、整流電路、電壓調(diào)整電路；原邊封裝裝置(2)和電源(3)相連，副邊接收裝置(I)和原邊封裝裝置(2)非接觸或疊加放置；所述的副邊接收裝置(I)設(shè)在負(fù)載內(nèi)或與負(fù)載相連。
2.一種如權(quán)利要求1所述的裝置的電能傳輸方法，其特征在于，所述的原邊封裝裝置(2)的AD電壓采樣電路對(duì)原邊三層線(xiàn)圈陣列(5)上的各個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓信號(hào)進(jìn)行米樣，將米樣結(jié)果輸入多選一選擇器，多選一選擇器每一時(shí)刻只傳送一個(gè)原邊發(fā)射線(xiàn)圈的電壓給單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路將采樣結(jié)果與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，若副邊接收線(xiàn)圈(4)不在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果大于設(shè)定電壓，則不通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈；若副邊接收線(xiàn)圈(4)在原邊發(fā)射線(xiàn)圈的感應(yīng)范圍內(nèi)，采樣結(jié)果小于設(shè)定電壓，則通過(guò)所述的原邊發(fā)射線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，副邊接收線(xiàn)圈(4)將接收到電能輸出到負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單片機(jī)控制原邊三層陣列的非接觸式電能傳輸裝置及方法。它包括副邊接收裝置、原邊封裝裝置、電源、負(fù)載；原邊封裝裝置內(nèi)設(shè)有原邊三層線(xiàn)圈陣列、AD電壓采樣電路、多選一選擇器、單片機(jī)控制電路、原邊三層線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)電路；副邊接收裝置內(nèi)設(shè)有副邊接收線(xiàn)圈、整流電路、電壓調(diào)整電路；原邊封裝裝置和電源相連；所述的副邊接收裝置設(shè)在負(fù)載內(nèi)或與負(fù)載相連。原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列采用三層的交疊結(jié)構(gòu)，使得原邊發(fā)射線(xiàn)圈陣列上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻。單片機(jī)控制電路將采樣得到的原邊三層線(xiàn)圈電壓與設(shè)定電壓比較，選擇性導(dǎo)通有副邊接受線(xiàn)圈的原邊發(fā)射線(xiàn)圈，使得能量傳輸效率更高。
文檔編號(hào)H02J17/00GK103066708SQ201210537840
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者紀(jì)婧, 徐明輝, 韓路波, 馬皓, 章思亮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)