[發明專利]電磁感應與電磁諧振對比實驗系統及其實驗方法

有效

• 申請號: 201710337728.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107067914B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 劉藝柱;張永波;王朝
• 申請（專利權）人: 天津中德應用技術大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發明涉及電磁諧振無線充電裝置技術領域，尤其涉及一種電磁感應與電磁諧振對比實驗系統及其實驗方法，包括開關電源、信號發生模塊、高頻發射模塊、發射線圈、諧振線圈、負載小車、232通訊模塊、藍牙接收模塊、單片機微型處理模塊、顯示屏、水平跑道、刻度尺、電源管理模塊、單片機A\D采集模塊、藍牙發送模塊、調頻旋鈕.本裝置使學生更加清晰直觀的明白電磁感應、電磁諧振、電磁場、高頻電力電子、電磁感應的意義。

技術領域

本發明涉及電磁諧振無線充電裝置技術領域，尤其涉及一種電磁感應與電磁諧振對比實驗系統及其實驗方法。

背景技術

無線電能傳輸技術是目前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，它集基礎研究與應用研究為一體，是當前國內外學術界和工業界探索的一個多學科、前沿課題，涵蓋電磁場、電力電子技術、電力系統、控制技術、物理學、材料學、信息技術等諸多技術。采用無線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實現電器的自由供電，具有重要的應用預期和廣闊的發展前景。而無線電能傳輸可分為三種，第一種為電磁感應式電能傳輸，它利用變壓器原理進行傳能，發射端與接收端，一般存在降低回路磁阻的鐵芯裝置，適合小功率，短距離的應用場合。第二種為電磁諧振式電能傳輸，通過高品質因數的諧振器上電感與分布式電容發生諧振傳輸能量適合中等距離的能量傳輸。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術中電能被轉換為微波形式，傳輸距離超過數千米，可實現電能的遠程傳送。其中電磁感應技術和電磁諧振技術在實際應用中非常普遍，該技術有較好的安全性，因此目前得到很大的關注和研究，但是沒有相應的配套實驗裝置測得精確的實驗數據進行性能對比。對比這兩種供電方法的優缺點。

電磁諧振技術和電磁感應技術也是高等院校中電工基礎、電路原理以及高頻電路等課程中都涉及到的一個重要的知識點和授課難點，而目前高校電子電路實驗中關于電磁諧振技術和電磁感應技術的實驗研究卻很少。教師基本采用講授模式進行理論講解和公式推導，缺少配套實驗裝置給學生清晰直觀的演示和實驗練習，更談不上對電磁諧振式傳能方式和電磁感應式傳能方式之間的對比，無法從直觀和確切的實驗數據進行學習和理解，例如專利文獻：CN106448376A中提到：一種單片機控制的無線電能傳輸教學實訓裝置，點亮發光二極管，通過點亮發光二極管靜態形式展示無線傳輸，卻不能以動態形式進行直觀展示無線傳能的效果，更不能做電磁諧振式傳能方式和電磁感應式傳能方式之間的對比實驗。

本發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種電磁感應與電磁諧振對比實驗系統及其實驗方法，便于教學，能夠使學生直觀的觀察到電磁諧振和電磁感應之間的區別。

本發明的為實現上述目的，采用以下技術方案：

一種電磁感應與電磁諧振對比實驗系統，其特征在于，包括開關電源、信號發生模塊、高頻發射模塊、發射線圈、諧振線圈、負載小車、232通訊模塊、藍牙接收模塊、單片機微型處理模塊、顯示屏、水平跑道、刻度尺、電源管理模塊、單片機A\D采集模塊、藍牙發送模塊、調頻旋鈕；

所述的開關電源，采用的是可同時輸出24V1A 5V1A的開關電源，作為本裝置的主要能量來源；

所述的信號發生模塊由高頻振蕩模塊和高頻調節模塊組成為本裝置提供可調的高頻振蕩信號；

所述高頻發射模塊使高頻振蕩信號放大后傳遞給發射線圈，發射線圈垂直于水平跑道安裝，把電能轉化為高頻磁場能發射出去；

所述諧振線圈為五個或六個，垂直于水平跑道且線圈間間隔擺放；

所述接收線圈垂直固定在負載小車上，負載小車在所述水平跑道上移動，所述接收線圈把空間高頻交變磁場接收轉換為高頻電流，高頻電流經電源管理模塊轉化為直流電供負載小車使用；

所述單片機A\D采集模塊用于采集負載小車上接收線圈的電能參數，并通過所述藍牙發送模塊發送給所述藍牙接收模塊；