一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于无线电能传输系统线圈偏移的测量装置，传输系统结构包括电源和负载，所述电源连接发射线圈，所述负载连接接收线圈，所述电源通过发射线圈和接收线圈向负载进行无线电能传输，线圈偏移的测量装置在所述接收线圈上配置光敏传感器，所述光敏传感器采集发射线圈的光照数据并生成对应的模拟信号，所述光敏传感器的信号输出与信号调理模块的信号输入连接，所述光敏传感器生成的模拟信号传输给信号调理模块，所述信号调理模块对接收的模拟信号进行数模转换得到对应的数字信号，所述信号调理模块配置稳压调节模块。本发明专利技术的有益效果是，有效测量无线电能传输线圈偏移距离进而实现系统的高效传输，且操作简单，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置
本专利技术涉及无线电能传输
，特别是一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置。
技术介绍
磁耦合谐振式无线电能传输系统工作的实质，便是两个相同谐振频率线圈通过互感作用实现能量传输；如果系统要达到高效传输的性能，则其需要满足平行、同心轴等位置特点；无线传能系统的实验室研究通常是建立在平行线圈的基础上，受外界干扰的因素较小；然而在电动汽车等实际应用环境中，由于外界因素的影响，磁耦合谐振式无线电能传输系统不可避免的会出现线圈偏移问题，而线圈偏移会影响到两个谐振频率线圈之间的互感，进而影响到负载充电电压、充电效率；为了解决上述技术问题，必须寻求线圈偏移的辨识方法，完成线圈偏移程度的检测设计，进行线圈偏移时的系统传输特性分析、提出改进措施来完善系统设计使之提高系统的传输特性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种用无线电能传输线圈偏移的测量装置。用于的无线电能传输系统，包括电源和负载，所述电源连接发射线圈，所述负载连接接收线圈，所述电源通过发射线圈和接收线圈向负载进行无线电能传输。所述发射线圈配置光源、接收线圈上配置光敏传感器，所述光敏传感器采集发射线圈和接收线圈的偏移数据通过光照数据反映并生成对应的模拟信号，所述光敏传感器的信号输出与信号调理模块的信号输入连接，所述信号调理模块对接收的模拟信号进行数模转换得到对应的数字信号，所述信号调理模块配置稳压调节模块；所述信号调理模块的信号输出将数值信号传输给STM控制模块，所述STM控制模块对接收的数字信号进行数据分析并通过计算得到发射线圈和接收线圈的偏移值，并将计算得到的偏移值通过通讯显示模块显示在人机交互界面上。所述光敏传感器选用光敏电阻，所述光敏电阻是基于光电导效应光照传感器，在光照强度比较大的情况下感应出光照大小。所述信号调理模块配置的稳压调剂模块为LDO电源模块。所述STM控制模块基于CORDIC算法下的角度测量计算模型来计算得到发射线圈和接收线圈的偏移值。有益效果利用本专利技术的技术方案制作的一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置，其具有如下优势：1、无线电能传输装置线圈发生横向偏移时，利用光敏传感器进行偏移量测量，实现无接触测量设计，并较好的测量出偏移量大小。运行实现：①发现线圈发生偏移时，针对偏移量测量，加入光敏传感器，以环境光强度信号与偏移信号作为输入量，通过离散化数据处理确定偏移量大小；②对光强度与偏移量进行傅里叶拟合，得出光强度与偏移量拟合方程，以此作为基准方程。拟合方程为：D＝a0+a1cos(ωs)+b1sin(ωs)+a2cos(2ωs)+b2sin(2ωs)(1)其中D是光强度，s是偏移量，a0、a1、a2、b1、b2分别为偏移系数，令D为基准光强度，x为测量时环境光强度，y为测量光强度，推算出归算到基准光强度下的公式：本方法可以很好地对不同环境光强度、不同车辆进行无接触偏移测量。2、本专利技术的无线电能传输线圈偏移测量装置与现有的测量方法相比，所具有的实质性区别还有：①采用光敏传感器测量灵敏度高、无接触，控制模块响应速度快、精确度高，实测值与理论值最大误差为10％，选用CORDIC算法能使测量值与实际偏移值误差小；②在测量过程中，可以随时植入某一光强度下的数据，其他数据以傅里叶拟合方程为基准进行获取。3、本专利技术设计简洁、装置操作简单，不易受外部磁场干扰，成本较低，适用于各种无线电能传输装置，能测试电动汽车无线充电装置的偏移测量；4、装置采集的信息精确，选择的光敏传感器成本低，安装方便，并且还有容易嵌入、响应速度快以及非接触的优势。附图说明图1是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的连接结构框图；图2是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置技术原理框图；图3是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的设计理论原理模型示意图。图4是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的构成示意框图。图5是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的电源模块构成图。图6是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的光敏传感器模块构成图。图7是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置单片机芯片存储的操作总程序的流程图。图8是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的单片机芯片存储的数据处理子程序的流程图。图9(a)是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的单片机芯片存储的显示子程序的流程图。图9(b)是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的单片机芯片存储的写指令或地址子程序的流程图。图9(c)是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的单片机芯片存储的写数据子程序的流程图。图10是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的单片机芯片存储的通信子程序的流程图。图11是本专利技术所述一种用于无线电能传输线圈偏移的测量装置的测量模型构成图；图12是本专利技术所述的拟合曲线图；图13是本专利技术根据偏移量将实侧值归算到基准值的数据表。图中，1、电源；2、负载；3、发射线圈；4、接收线圈；5、光敏传感器；6、稳压调节模块；7、STM控制模块；8、通讯显示模块；9、信号调理模块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行具体描述，如图1-13所示；本申请的创造点在于，发射线圈配置光源、接收线圈上配置光敏传感器，所述光敏传感器采集发射线圈光照数据并生成对应的模拟信号，所述光敏传感器的信号输出与信号调理模块9的信号输入连接，所述光敏传感器生成的模拟信号传输给信号调理模块，所述信号调理模块对接收的模拟信号进行数模转换得到对应的数字信号，所述信号调理模块配置稳压调节模块6；本申请的创造点还在于，在信号调理模块的信号输出将数值信号传输给STM控制模块7，所述STM控制模块对接收的数字信号进行数据分析并通过计算得到发射线圈和接收线圈的偏移值，并将计算得到的偏移值通过通讯显示模块8显示在人机交互界面上。本技术方案采用的电子器件包括：STM32F103控制模块、光敏芯片、LDO电源模块；以上电子器件均采用现有产品，本申请的技术方案对于上述电子器件的结构没有特殊要求和改变，上述电子器件均属于常规电子设备；在本技术方案实施的过程中，本领域人员需要将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。本申请的创造点还在于，所述光敏传感器选用光敏电阻，所述光敏是基于光电导效应的光敏传感器，在光照强度比较大的情况下感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线电能传输系统线圈偏移的测量装置，无线电能传输系统包括电源(1)和负载(2)，所述电源连接发射线圈(3)，所述负载连接接收线圈(4)，所述电源通过发射线圈和接收线圈向负载进行无线电能传输，其特征在于，所述发射线圈和接收线圈上均配置光敏传感器(5)，所述光敏传感器采集发射线圈和接收线圈的光照数据并生成对应的模拟信号，所述光敏传感器的信号输出与信号调理模块(9)的信号输入连接，所述光敏传感器生成的模拟信号传输给信号调理模块，所述信号调理模块对接收的模拟信号进行数模转换得到对应的数字信号，所述信号调理模块配置稳压调节模块(6)；/n所述信号调理模块的信号输出将数值信号传输给STM控制模块(7)，所述STM控制模块对接收的数字信号进行数据分析并通过计算得到发射线圈和接收线圈的偏移值，并将计算得到的偏移值通过通讯显示模块(8)显示在人机交互界面上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于无线电能传输系统线圈偏移的测量装置，无线电能传输系统包括电源(1)和负载(2)，所述电源连接发射线圈(3)，所述负载连接接收线圈(4)，所述电源通过发射线圈和接收线圈向负载进行无线电能传输，其特征在于，所述发射线圈和接收线圈上均配置光敏传感器(5)，所述光敏传感器采集发射线圈和接收线圈的光照数据并生成对应的模拟信号，所述光敏传感器的信号输出与信号调理模块(9)的信号输入连接，所述光敏传感器生成的模拟信号传输给信号调理模块，所述信号调理模块对接收的模拟信号进行数模转换得到对应的数字信号，所述信号调理模块配置稳压调节模块(6)；
所述信号调理模块的信号输出将数值信号传输给STM控制模块(7)，所述STM控制模块对接收的数字信号进行数据分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵靖英，邬长尊，王梦晗，宁一鸣，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12