一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，包括稳压电源、逆变器、采样电路、检测线圈、电容及控制器；采样电路用于采样逆变器输出的电流信号的当前过零点；控制器用于预先控制逆变器的输出频率大于检测线圈及电容的谐振频率预设频率，确定逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差；还用于获取逆变器输出的电压信号的当前过零点，并根据采样的当前过零点对应计算当前相位差，当当前相位差小于相位差且小于的相位差大于预设值时，确定所检测环境中存在异物。可见，本申请可将检测系统置于无线充电系统中，能及时发现异物的存在，防止无线充电系统中温度的升高，从而避免了火灾的发生，提高了无线充电系统的安全性和可靠性。

A system for detecting foreign matter by sampling current phase difference

The invention discloses a system for detecting foreign objects through the phase difference of sampling current, including voltage regulator, inverter, sampling circuit, detection coil, capacitance and controller, sampling circuit is used to sample current zero point of current signal of inverter output, and the controller is used to control the output frequency of inverter in advance. Detects the frequency of the resonant frequency of the coil and capacitance, determines the phase difference between the voltage signal of the inverter output and the current signal; it is also used to obtain the current zero point of the voltage signal of the inverter output, and calculates the current phase difference according to the current zero point of the sampling, when the current phase difference is less than the phase difference and is less than that of the current phase difference. When the phase difference is greater than the preset value, it is determined that there is a foreign object in the detected environment. It can be seen that the application can put the detection system in the wireless charging system, can detect the existence of foreign objects in time, prevent the temperature rise in the wireless charging system, thus avoid the occurrence of the fire, and improve the security and reliability of the wireless charging system.

【技术实现步骤摘要】
一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统
本专利技术涉及异物检测领域，特别是涉及一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统。
技术介绍
随着无线充电技术的发展，无线充电系统的应用领域越来越广泛。目前，无线充电系统的基本原理均为磁共振或者磁感应，所以，现有技术中，无线充电系统通过磁场传递能量，从而实现充电设备的充电。一般充电设备的充电功率越大，传递能量的磁场越强。但是，在无线充电过程中，若有金属等异物落入强磁场中，其会在强磁场中产生涡流，从而导致温度升高，严重时甚至会引发火灾，降低了无线充电系统的安全性和可靠性。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，能够及时发现异物的存在，防止无线充电系统中温度的升高，从而避免了火灾的发生，提高了无线充电系统的安全性和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，包括稳压电源、逆变器、采样电路、检测线圈、电容及用于控制所述逆变器的逆变频率的控制器，其中：所述稳压电源的输出正端与所述逆变器的输入正端连接，所述稳压电源的输出负端与所述逆变器的输入负端连接，所述逆变器与所述控制器连接，所述逆变器的输出正端与所述采样电路的第一采样端连接，所述采样电路的输出端与所述控制器连接，所述采样电路的第二采样端与所述检测线圈的第一端连接，所述检测线圈的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述逆变器的输出负端连接；所述采样电路用于采样所述逆变器输出的电流信号的当前过零点；所述控制器用于预先控制所述逆变器的输出频率大于所述检测线圈及所述电容的谐振频率预设频率，确定所述逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差；还用于获取所述逆变器输出的电压信号的当前过零点，并根据采样的当前过零点对应计算当前相位差，当所述当前相位差小于所述相位差且小于的相位差大于预设值时，确定所检测环境中存在异物。优选地，该系统还包括扼流电感，所述扼流电感的第一端与所述稳压电源的输出负端连接，所述扼流电感的第二端与所述逆变器的输入负端连接。优选地，该系统还包括报警器，所述报警器的控制端与所述控制器连接，所述控制器用于当确定所检测环境中存在异物时，控制所述报警器发出警报。优选地，所述报警器具体为指示灯或蜂鸣器。优选地，所述采样电路包括交流电流互感器、电阻、比较器、上拉电阻及直流电源，其中：所述交流电流互感器的第一输入端作为所述采样电路的第一采样端，所述交流电流互感器的第二输入端作为所述采样电路的第二采样端，所述交流电流互感器的第一输出端分别与所述电阻的第一端及所述比较器的输入正端连接，所述交流电流互感器的第二输出端分别与所述电阻的第二端及所述比较器的输入负端连接，其公共端接地，所述比较器的输出端与所述上拉电阻的第一端连接，其公共端作为所述采样电路的输出端，所述上拉电阻的第二端与所述直流电源的输出端连接。优选地，所述控制器还具体用于获取所述逆变器输出的电压信号的上升沿所在的当前时间，并采集所述比较器输出信号的上升沿所在的当前时间，计算对应的两个当前时间的当前时间差，当所述当前时间差小于所述相位差对应的时间差且小于的时间差大于预设时间时，确定所检测环境中存在异物。优选地，所述控制器还具体用于获取所述逆变器输出的电压信号的下降沿所在的当前时间，并采集所述比较器输出信号的下降沿所在的当前时间，计算对应的两个当前时间的当前时间差，当所述当前时间差小于所述相位差对应的时间差且小于的时间差大于预设时间时，确定所检测环境中存在异物。优选地，所述采样电路还包括限流滤波电路，所述限流滤波电路的第一输入端与所述电阻的第一端连接，所述限流滤波电路的第二输入端与所述电阻的第二端连接，其公共端接地，所述限流滤波电路的第一输出端与所述比较器的输入正端连接，所述限流滤波电路的第二输出端与所述比较器的输入负端连接。优选地，所述限流滤波电路包括第一限流电阻、第二限流电阻、第一滤波电容及第二滤波电容，其中：所述第一限流电阻的第一端与所述第一滤波电容的第一端连接，其公共端作为所述限流滤波电路的第一输入端，所述第一滤波电容的第二端与所述第二限流电阻的第一端连接，其公共端作为所述限流滤波电路的第二输入端，所述第一限流电阻的第二端与所述第二滤波电容的第一端连接，其公共端作为所述限流滤波电路的第一输出端，所述第二滤波电容的第二端与所述第二限流电阻的第二端连接，其公共端作为所述限流滤波电路的第二输出端。优选地，所述检测线圈包括N排线圈，每排线圈均包括轴对称分布的偶数个线圈，且相邻的两个线圈的面积相等、绕线方向相反、其中一个线圈的内圈出线接另一个线圈的外侧出线，其中，N为正整数。本专利技术提供了一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，包括稳压电源、逆变器、采样电路、检测线圈、电容及控制器。系统检测异物的原理：稳压电源提供稳定的电压至逆变器，并由控制器控制逆变器的逆变频率，使逆变器的负载处于工作状态，这里的逆变器的负载为由检测线圈和电容组成谐振环。若有金属等异物落入检测线圈中，其会在检测线圈中产生涡流，从而影响逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差。本申请预先通过控制器控制逆变器的输出频率大于谐振环的谐振频率一定频率，确定逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差。然后，本申请通过采样电路采样逆变器输出的电流信号的当前过零点；并通过控制器获取逆变器输出的电压信号的当前过零点，从而对应计算二者的当前相位差，当当前相位差小于相位差且小于的相位差大于设置值时，说明所检测环境中存在异物。可见，本申请可以将检测系统置于但不仅限于强磁场环境中，如无线充电系统，能够及时发现异物的存在，防止无线充电系统中温度的升高，从而避免了火灾的发生，提高了无线充电系统的安全性和可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种应用于图1中逆变器的输出电压电流波形图；图3为本专利技术提供的一种应用于图1中采样电路的结构示意图；图4为本专利技术提供的一种应用于图3中采样电路的输出波形图；图5为本专利技术提供的一种应用于图1中检测线圈的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，能够及时发现异物的存在，防止无线充电系统中温度的升高，从而避免了火灾的发生，提高了无线充电系统的安全性和可靠性。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1，图1为本专利技术提供的一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统的结构示意图。该系统包括稳压电源1、逆变器2、采样电路3、检测线圈L、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，包括稳压电源、逆变器、采样电路、检测线圈、电容及用于控制所述逆变器的逆变频率的控制器，其中：所述稳压电源的输出正端与所述逆变器的输入正端连接，所述稳压电源的输出负端与所述逆变器的输入负端连接，所述逆变器与所述控制器连接，所述逆变器的输出正端与所述采样电路的第一采样端连接，所述采样电路的输出端与所述控制器连接，所述采样电路的第二采样端与所述检测线圈的第一端连接，所述检测线圈的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述逆变器的输出负端连接；所述采样电路用于采样所述逆变器输出的电流信号的当前过零点；所述控制器用于预先控制所述逆变器的输出频率大于所述检测线圈及所述电容的谐振频率预设频率，确定所述逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差；还用于获取所述逆变器输出的电压信号的当前过零点，并根据采样的当前过零点对应计算当前相位差，当所述当前相位差小于所述相位差且小于的相位差大于预设值时，确定所检测环境中存在异物。

【技术特征摘要】
1.一种通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，包括稳压电源、逆变器、采样电路、检测线圈、电容及用于控制所述逆变器的逆变频率的控制器，其中：所述稳压电源的输出正端与所述逆变器的输入正端连接，所述稳压电源的输出负端与所述逆变器的输入负端连接，所述逆变器与所述控制器连接，所述逆变器的输出正端与所述采样电路的第一采样端连接，所述采样电路的输出端与所述控制器连接，所述采样电路的第二采样端与所述检测线圈的第一端连接，所述检测线圈的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述逆变器的输出负端连接；所述采样电路用于采样所述逆变器输出的电流信号的当前过零点；所述控制器用于预先控制所述逆变器的输出频率大于所述检测线圈及所述电容的谐振频率预设频率，确定所述逆变器输出的电压信号与电流信号之间的相位差；还用于获取所述逆变器输出的电压信号的当前过零点，并根据采样的当前过零点对应计算当前相位差，当所述当前相位差小于所述相位差且小于的相位差大于预设值时，确定所检测环境中存在异物。2.如权利要求1所述的通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，该系统还包括扼流电感，所述扼流电感的第一端与所述稳压电源的输出负端连接，所述扼流电感的第二端与所述逆变器的输入负端连接。3.如权利要求1所述的通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，该系统还包括报警器，所述报警器的控制端与所述控制器连接，所述控制器用于当确定所检测环境中存在异物时，控制所述报警器发出警报。4.如权利要求3所述的通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，所述报警器具体为指示灯或蜂鸣器。5.如权利要求1-4任一项所述的通过采样电流相位差进行异物检测的系统，其特征在于，所述采样电路包括交流电流互感器、电阻、比较器、上拉电阻及直流电源，其中：所述交流电流互感器的第一输入端作为所述采样电路的第一采样端，所述交流电流互感器的第二输入端作为所述采样电路的第二采样端，所述交流电流互感器的第一输出端分别与所述电阻的第一端及所述比较器的输入正端连接，所述交流电流互感器的第二输出端分别与所述电阻的第二端及所述比较器的输入负端连接，其公共端接地，所述比较器的输出端与所述上拉电阻的第一端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：战张磊，马邦华，蒋晓慧，王寿刚，黄勇华，
申请(专利权)人：中惠创智无线供电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37