2009毕昇杯全国大学生电子设计大赛

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1、2009“毕昇杯”全国大学生电子设计大赛参赛作品作品名称：无线传能系统的设计与实现参赛选手：江桂林胡盼凤熊海燕专业：应用电子技术指导老师：周继国徐波2009年8月1日摘要利用电磁感应原理，通过电磁感应，电能以无线的方式传送至负载设备。实现的是高效率的无线能量传输。发射部分够成的是串联谐振回路，接收部分构成的是并联谐振回路。当发射和接收回路的谐振频率越接近，线圈的传输能量效率越高、传送距离越大。目前我们做的最好效果是在6厘米的范围，给达盛51单片机模块和温度传感器以及LCD1602提供电源。关键词：无线、耦合线圈、电磁感应、能量、达

2、盛51平台AbstractByusingtheprincipleofelectromagneticinductionelectromagneticinduction,electricity,wirelesstransmissiontoloadtheway.Therealizationofthewirelesstransmissionofpowerisefficient.Aspartofthelaunchisenough,receivingpartseriescircuitTheparallelresonantcircuitasis

3、.Whensendingandreceivingcircuit,theresonancefrequencyofthetransmissionofcoilapproximatestothehigherenergyefficiencyandtransmissiondistance.Currentlywedothebestresultisin6cmlongrange,toreachshing51-seriesmicrocomputermoduleandtemperaturesensorandLCD1602providepowersupp

4、ly.Keywords:wireless,couplingcoil,electromagneticinduction,energy,cheng51platform1、方案论证与比较1.1振荡电路方案一：采用NE555与RC构成的振荡器，频率在一定的范围内可调，电路简单而且省电，但是稳定性不高。方案二：采用有源晶振产生高频振荡信号，频率高、稳定性好而且不需要外围电路。综上所述：因为系统要求的频率比较高，而且稳定性要好。因此选择方案二比较合适。1.2功率放大电路方案一：采用一般的放大电路进行放大，功耗小，但是不能放大高频信号。方案二：

5、采用大功率开关三极管作为功放元件，但是管耗较大，需要大面积的散热片。综上所述：由于系统的频率高，只能使用大功率三极管放大高频信号。因此选择方案二满足要求。1.3接收电路方案一：对电容进行快速和慢速充电。方案二：在一定的距离内带动负载。综上所述：方案二的效果比较明显，容易观察，而且更具有研究价值。因此选择方案二比较好2、系统实现2.1硬件设计2.1.1系统框图电源供电模块振荡电路功放电路发射线圈接收线圈达盛51单片机平台LCD1602图1系统框图2.2单元电路设计2.2.1振荡电路用的有源晶振产生高频方波信号，经过74LS04实现电

6、流放大，然后将方波转换为正弦波，生成频率为、幅度稳定的正弦波。，图2振荡电路2.2.2功放电路该电路为丙类功放，其中3DD15是大功率三极管，1K电阻也是大功率碳膜电阻。整体部分可以将的输入信号进行放大。图3功放电路2.2.3、能量传输模块的设计在初级线圈部分串联一个电容（计算如下），形成串联谐振电路，次级线圈部分并联一个电容（计算如下），形成并联谐振电路。串联谐振电路中的阻抗最小且呈纯阻抗，电路中的电流最大，线圈周围的磁感应量大；通过耦合线圈的磁感应量也大，相应的感应电流也大，能量从初级传送到了次级，为后续电路提供能量，实现了无

7、线传能的目的。图4传输-接收线圈用电感表测出20匝线圈的电感为60uH，根据公式得，(其中)2.2.4控制电路控制部分采用达盛51单片机开发平台，平台结构如图所示：图5达盛平台PCB图图6达盛平台PCB3D图图7达盛平台原理图2.2.5显示电路显示电路采用的是LCD1602，在液晶上显示温度传感采集到的当前实时温度。LCD1602液晶显示模块可以喝单片机AT89C51直接接口，如图所示：图8达盛平台原理图3、创新点与展望3.1创新点本设计根据电磁感应原理实现短距离无线充电技术。曾经麻省理工学院物理教授MarinSoljacic利用

8、该项技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡。目前，这项技术已经成为短期内最具有研究价值和值得期待的技术。本设计电源一端的线圈共振器作为发射部分，通电后以稳定的频率振动，产生的电磁场把能量传输到相同频率的接收共振器上。能在6cm的距离内给达盛51单片机平台