专利名称：分布式传感器的无线电能传输装置的制作方法
技术领域：
本发明是使用共振式无线传能的方法为多传感器无线供电的装置。
背景技术：
在无损探伤行业，对于大的构件或结构，需要布置多传感器实现缺陷的定位或者实时监测。传统的供电方式-电缆电线，在多传感器布置时、尤其是野外长期检测时显得非常不便。目前，传感器检测信号的无线传输已广泛应用，因而研究如何就地供电并实现“无尾”传感器显得十分必要。现在技术中常采用的是太阳能局部供电系统，由一个太阳能电源拖带多传感器，实质上仍然是电缆连接供电。而每个传感器均配置一套太阳能电源从成本和可靠性角度均不合适。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:一种多传感器的电能传输装置提供一种简便、成本较低的多传感器无线电能传输方式，实现“无尾”传感器，为多传感器在不宜拖带电线的场合提供新颖的电能传输方式。本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:分布式传感器的无线电能传输装置，是一种共振式无线电能传输方法实现多传感器无线供电的装置，其结构组成是:一个电能发射线圈和多个电能接收线圈组成一发送、多接收的无线电能传输系统，每个传感器配置一个接收线圈组成的电能接收电路；具体原理是，将220V市电经整流桥BI整流并经滤波电容滤波为190V直流电，直流电经逆变桥转换为高频交流电压加载到电能发射线圈发射电能，接收线圈使用共振模式接收到的电能经整流桥B2整流后使用8105三端稳压管稳压，给锂离子电池供电，实现对多传感器的无线供电。上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述电能发射线圈和电能接收线圈均由一个单匝圆形线圈和一个多匝螺线管线圈组成的。上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述高频交流电压为频率1MHz、电压输出时间占工作时间比为10%的间断脉冲方波。上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述整流桥BI型号为KBPC3510，整流桥B2型号为dbl07，锂离子电池的电压为5.0V、容量为lOOOmAh。上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述逆变桥由MOSFET QKMOSFET Q2、二极管D1、二极管D2、一个变压器和一个谐振电容按下述电路连接构成:M0SFET Ql的集电极接190V直流电正极和D2的负极，MOSFET Ql的发射极接二极管Dl的负极和变压器同向端1、MOSFET Ql的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端1，MOSFET Q2的集电极接二极管D2的正极和变压器反向端1，M0SFET Q2的发射极接190V直流电负极和Dl的正极，MOSFET Q2的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端2，变压器反向端2接谐振电容一端，变压器同向端2接电能发射线圈一端，谐振电容另一端接电能发射线圈另一端由此组成回路。上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述逆变桥中的MOSFET型号为SPP11N60CFD, 二极管型号为2CN3M，变压器为用0.1mm漆包线绕制的40匝线圈和以Philips的TX36/23/15为磁芯的1:1变压器，谐振电容的额定电压为400V和容量为
2.2uF0本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明分布式传感器的无线电能传输装置中的突出实质性特点:利用共振式无线电能传输实现对传感器的供电，达到“无尾”传感器的目的。与现有技术相比，本发明分布式传感器的无线电能传输装置的显著进步是，①装置结构简单可靠；②检测现场传感器布置方便灵活间断脉冲工作模式有效地解决了工作中逆变器容易过热的问题。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明分布式传感器的无线电能传输装置的操作流程示意框图。图2是本发明分布式传感器的无线电能传输装置的构成示意框图。图3是本发明分布式传感器的无线电能传输装置的逆变桥的电路原理图。图4是本发明分布式传感器的无线电能传输装置的电能发射线圈和电能就收线圈的原理图。
具体实施例方式图1所示实施例表明，本发明分布式传感器的无线电能传输装置的操作流程是:将220V市电经整流桥BI整流并经滤波电容滤波为190V直流电，直流电经逆变桥转换为高频交流电压加载到电能发射线圈发射电能，接收线圈使用共振模式接收到的电能经整流桥B2整流后使用8105三端稳压管稳压，给锂离子电池供电，实现对多传感器的无线供电。图2所示实施例表明，本发明分布式传感器的无线电能传输装置由逆变桥、电能发射线圈、电能接收线圈和锂离子电池构成。图3所示实施例表明，本发明分布式传感器的无线电能传输装置的逆变桥由信号产生器、功率放大装置和激励线圈构成，其中功率放大器由MOSFET QU MOSFET Q2、二极管D1、二极管D2、一个变压器和一个谐振电容按下述电路连接构成:M0SFET Ql的集电极接190V直流电正极和D2的负极，MOSFET Ql的发射极接二极管Dl的负极和变压器同向端1、MOSFET Ql的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端1，M0SFET Q2的集电极接二极管D2的正极和变压器反向端1，M0SFET Q2的发射极接190V直流电负极和Dl的正极，MOSFETQ2的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端2，变压器反向端2接谐振电容一端，变压器同向端2接电能接收线圈一端，谐振电容另一端接电能接收线圈另一端由此组成回路。图4所示实施例表明，本发明一种中小功率的无线电能传输装置的电能发射线圈和电能接收线圈均由一个单匝圆形线圈和一个多匝螺旋管线圈组成的，其中电能发射线圈的单匝线圈接逆变桥和谐振电容，电能接受线圈的单匝线圈接整流桥B2，多匝螺旋管线圈组成谐振系统实现电能的无线传输。
上述分布式传感器的无线电能传输装置中，所述逆变桥中的MOSFET型号为SPP11N60CFD, 二极管型号为2CN3M，变压器为用0.1mm漆包线绕制的40匝线圈和以Philips的TX36/23/15为磁芯的1:1变压器，谐振电容的额定电压为400V和容量为
2.2uF。下列所有实施例中的一种金属薄板的电磁声发射无损检测方法所用的装置是用如上述图2和图3所述的部件和元器件所构成，所述逆变桥中，MOSFET Ql和MOSFET Q2的型号为SPP11N60CFD，二极管Dl和二极管D2的型号为2CN3M，变压器为用0.1mm漆包线绕制的40匝线圈和以Philips的TX36/23/15为磁芯的1:1变压器，谐振电容的额定电压为400V和容量为2.2uF。将220V市电经整流桥BI整流并经滤波电容滤波为190V直流电，直流电经逆变桥转换为高频交流电压加载到电能发射线圈发射电能，接收线圈使用共振模式接收到的电能经整流桥B2整流后使用8105三端稳压管稳压，给锂离子电池供电，实现对多传感器的无线供电。实施例1系统工作时，传感器为2个，逆变桥输出的方波电压为190V，逆变桥方波连续输出lms、中断输出9ms，交替输出电能，谐振电容和电能发射线圈组成谐振器将准正弦电能发射到电能接收线圈，电能发射线圈和电能接收线圈间距为2.5m,电能接收线圈的电感和寄生电容组成接收系统接收电能，接收线圈的单匝线圈的电压为6.8V、lMHz交流电，经整流桥整流和8105三端稳压管稳压后为5V直流电给锂离子电池供电。最终实现对2个传感器的5V的无线电能传输。实施例2除传感器数量为4个，电能发射线圈和电能接收线圈间距为1.Sm外，其他均同实施例I。最终实现对4个传感器的5V的无线电能传输。
权利要求
1.分布式传感器的无线电能传输装置，其特征在于:是一种共振式无线电能传输方法实现多传感器无线供电的装置，其结构组成是:一个电能发射线圈和多个电能接收线圈组成一发送、多接收的无线电能传输系统，每个传感器配置一个接收线圈组成的电能接收电路；具体原理是，将220V市电经整流桥BI整流并经滤波电容滤波为190V直流电，直流电经逆变桥转换为高频交流电压加载到电能发射线圈发射电能，接收线圈使用共振模式接收到的电能经整流桥B2整流后使用8105三端稳压管稳压，给锂离子电池供电，实现对多传感器的无线供电。
2.分布式传感器的无线电能传输装置，其特征在于:所述电能发射线圈和电能接收线圈均由一个单匝圆形线圈和一个多匝螺线管线圈组成的。
3.分布式传感器的无线电能传输装置，其特征在于:所述高频交流电压为频率1MHz、电压输出时间占工作时间比为10%的间断脉冲方波。
4.分布式传感器的无线电能传输装置，其特征在于:所述逆变桥由MOSFETQUMOSFETQ2、二极管D1、二极管D2、一个变压器和一个谐振电容按下述电路连接构成:M0SFET Ql的集电极接190V直流电正极和D2的负极，MOSFET Ql的发射极接二极管Dl的负极和变压器同向端UMOSFET Ql的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端1，M0SFET Q2的集电极接二极管D2的正极和变压器反向端1，MOSFET Q2的发射极接190V直流电负极和Dl的正极，MOSFET Q2的门极通过信号线接信号产生器的信号输出端2，变压器反向端2接谐振电容一端，变压器同向端2接电能发射线圈一端，谐振电容另一端接电能发射线圈另一端由此组成回路。
5.分布式传感器的无线电能传输装置，其特征在于:所述逆变桥中的MOSFET型号为SPP11N60CFD，二极管型号为2CN3M，变压器为用0.1mm漆包线绕制的40匝线圈和以Philips的TX36/23/15为磁芯的1:1变压器，谐振电容的额定电压为400V和容量为.2.2uF0
全文摘要
本发明分布式传感器的无线电能传输装置，是一种共振式无线电能传输方法实现多传感器无线供电的装置，其步骤是一个电能发射线圈和多个电能接收线圈组成一发送、多接收的无线电能传输系统，每个传感器配置一个接收线圈组成的电能接受电路；具体步骤是，将220V市电经整流桥B1整流并经滤波电容滤波为直流电，直流电经逆变桥转换为高频交流电压加载到电能发射线圈发射电能，接收线圈使用共振模式接收到的电能经整流桥B1整流后使用三端稳压管稳压，给锂离子电池供电，实现对多传感器的无线供电。本发明克服了现有供电方式结构负载、布置不便的缺点，达到“无尾”传感器的目的。
文档编号H02J17/00GK103199635SQ20131010104
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者金亮, 杨庆新, 张献, 李阳, 李劲松 申请人:天津工业大学