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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 太陽(yáng)能高效率無(wú)線充電設(shè)備
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 太陽(yáng)能高效率無(wú)線充電設(shè)備，采用太陽(yáng)能供電，基于電磁共振原理，具有效率高、成本低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。它解決了有線供電設(shè)備移動(dòng)靈活性差、線路繁雜、容易產(chǎn)生接觸火花等問(wèn)題。更重要的是在水下設(shè)備、植入醫(yī)療設(shè)備等特殊環(huán)境無(wú)線充電設(shè)備具有十分重要意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 太陽(yáng)能高效率無(wú)線充電設(shè)備是基于電磁共振原理的無(wú)線充電設(shè)備，將清潔的太陽(yáng)能資源加以利用。該產(chǎn)品具有高效、綠色、節(jié)能、便捷等特點(diǎn) 本系統(tǒng)采用當(dāng)前比較熱門的地磁共振技術(shù)，與傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)方式對(duì)比，具有傳輸距離遠(yuǎn)，對(duì)傳輸路徑要求比較靈活的優(yōu)點(diǎn)。 諧振系統(tǒng)在諧振狀態(tài)下，能產(chǎn)生很強(qiáng)的耦合，可以在接近全方向的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)并達(dá)到很高的效率。而且對(duì)設(shè)備要求比較簡(jiǎn)單，成本低，即使隔著物體（非金屬）也可以很好的傳輸電能。 隨著時(shí)代的發(fā)展，如今資源緊缺和環(huán)境污染兩大問(wèn)題日益嚴(yán)重，成為亟待解決的問(wèn)題，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)也逐漸加強(qiáng)，本產(chǎn)品系統(tǒng)供電主要采用比較成熟的太陽(yáng)能電池供電，大大節(jié)約了不可再生資源，改變了以前的供電方式，更安全，且節(jié)能無(wú)污染，符合大眾的需求，有利于資源的有效利用，社會(huì)的和諧穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。 太陽(yáng)能高效率無(wú)線充電設(shè)備有效地克服了傳統(tǒng)有線供電設(shè)備移動(dòng)靈活性差、線路繁雜、容易產(chǎn)生火花等問(wèn)題，無(wú)須考慮接口兼容，只要一個(gè)充電器可以同時(shí)給多種設(shè)備供電，是你外出旅行日常生活的最佳伴侶。 工作原理概述： 本產(chǎn)品是一種綠色環(huán)保的高效率的無(wú)線充電設(shè)備，利用電磁共振的方式，用兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，能量在兩物體間傳輸，通過(guò)諧振電路，實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)線傳輸。利用電磁共振的作用將能量從初級(jí)線圈，傳輸?shù)酱渭?jí)線圈，通過(guò)整流穩(wěn)壓電路最終給設(shè)備供電。而控制系統(tǒng)不僅可以監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，還可以通過(guò)人機(jī)界面可實(shí)現(xiàn)人工控制，人性化很好. 控制系統(tǒng)：我們選用當(dāng)前流行的，RISC結(jié)構(gòu)的AVR atmega16L低功耗系列單片機(jī)作為控制器，加上LCD顯示器和按鍵，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、環(huán)境情況以及電路狀況的監(jiān)控。 電源管理模塊：系統(tǒng)默認(rèn)采用太陽(yáng)能電池板做供電，當(dāng)陽(yáng)光不足時(shí)，檢測(cè)電路會(huì)自動(dòng)切換至市電。對(duì)于控制系統(tǒng)我們采用鋰電池單獨(dú)供電確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。 發(fā)射電路模塊：主振電路輸出的方波．經(jīng)過(guò)二階低通濾波器濾除高次諧波．得到穩(wěn)定的正弦波輸出．經(jīng)丙類放大電路后輸出至線圈與電容組成的并聯(lián)諧振回路將能量輻射出去。 接收電路：由初級(jí)線圈發(fā)射的能量由次級(jí)線圈接受后，將接收到的高頻電流經(jīng)整流濾波后，再由DC/DC變換模塊，輸出所需穩(wěn)定的直流電為設(shè)備充電。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)目的： 綠色，高效，便攜的能量傳輸設(shè)備。可廣泛應(yīng)用于生活，醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域。 基本思路： 把太陽(yáng)能收集起來(lái)轉(zhuǎn)換成電能，再采用電磁共振的原理，通過(guò)電磁場(chǎng)把能量傳輸?shù)叫枰脑O(shè)備上。同時(shí)通過(guò)智能控制系統(tǒng)，檢測(cè)電路工作狀況，控制各模塊協(xié)調(diào)有序工作，加入人機(jī)交互界面，讓用戶可以根據(jù)自己需要設(shè)置工作模式。 無(wú)線傳能技術(shù)有效地克服了有線供電方式存在的設(shè)備移動(dòng)靈活性差、線路繁雜、容易產(chǎn)生接觸火花等問(wèn)題，我們采用清潔太陽(yáng)能供電，環(huán)保無(wú)污染。在能源緊張和環(huán)境日益惡化的今天，太陽(yáng)能高效無(wú)線充電設(shè)備的出現(xiàn)愈發(fā)顯得重要和迫切。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本產(chǎn)品是一種綠色環(huán)保的高效率的無(wú)線能量傳輸充電設(shè)備，利用電磁共振的方式，用兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，能量在兩物體間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器，共同組成諧振電路，實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)線傳輸。利用磁場(chǎng)通過(guò)近場(chǎng)傳輸，輻射小，具有方向性。能量不受空間障礙物（非磁性）影響，可實(shí)現(xiàn)中等距離傳輸，傳輸效率較高，傳輸效率與頻率及天線尺寸關(guān)系密切！此外我們采用了太陽(yáng)能作為能源供給，在全球能源緊張和自然環(huán)境惡化的今天，顯得十分必要！
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年3月在南陽(yáng)理工學(xué)院第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)；
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 樣品、現(xiàn)場(chǎng)展示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 無(wú)線傳能技術(shù)的研究目前主要集中在感應(yīng)耦合傳能和電磁共振傳能兩個(gè)方面。受傳能效率及高成本條件限制，人們對(duì)輻射傳能技術(shù)的研究還較少，其中感應(yīng)耦合技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但其傳能距離短，對(duì)位移和頻率變化的穩(wěn)定性差，而電磁共振在中等距離傳輸效率可以很高，并且電磁輻射對(duì)生命體和其他頻率的電子設(shè)備干擾很小，并且可以對(duì)多個(gè)共振頻率電器設(shè)備用戶供能。 無(wú)線傳能技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、國(guó)防及醫(yī)療各個(gè)場(chǎng)所。涉及電動(dòng)車、智能卡、人體植入裝置、無(wú)人操縱機(jī)器人及飛行器等多個(gè)方面。
同類課題研究水平概述
- 早在電能發(fā)現(xiàn)之初，無(wú)線充電就備受人們關(guān)注，只是未達(dá)到是實(shí)用階段。如今在無(wú)線電發(fā)展100多年后，無(wú)線充電技術(shù)再次受到關(guān)注。無(wú)線充電技 術(shù)最先在凈水器中運(yùn)用，為凈水器上網(wǎng)燈泡供電，至今已經(jīng)有超過(guò)10年 時(shí)間，安全性已經(jīng)得到了36個(gè)國(guó)家的驗(yàn)證。 07年6月，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們使用兩個(gè)相距2米的銅線圈， 成功地通過(guò)無(wú)線電力傳輸點(diǎn)亮了一個(gè)功率為60瓦的電燈泡。香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系許樹(shù)源教授在早幾年曾成功研制出“無(wú)線電池充電平臺(tái)”，可將數(shù)個(gè)電子產(chǎn)品放在一個(gè)充電平臺(tái)上，不需外接電線，透過(guò)低頻電磁場(chǎng)自動(dòng)充電，充電時(shí)間與傳統(tǒng)充電器無(wú)異。但這一技術(shù)仍需要產(chǎn)品與充電器接觸，它主要利用的是近場(chǎng)電磁耦合原理。 近年來(lái)，有一家名為Splashpower的英國(guó)公司發(fā)布了一款真正意義上的 無(wú)線充電器，外形像一個(gè)鼠標(biāo)墊，只需要把要充電的設(shè)備放在上面就可以 開(kāi)始充電，而且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備充電。另外一家名為WildCharge的公 司也開(kāi)發(fā)出了類似的產(chǎn)品。 2010年1月，中國(guó)海爾曾推出的概念性“無(wú)尾電視”，不需要電源線、信號(hào)線和網(wǎng)線。海爾稱該產(chǎn)品采用了與麻省理工學(xué)院合作的無(wú)線電力傳輸 技術(shù)。 2010年9月，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，日本富士通公司利用磁鐵立即為一個(gè)以上的設(shè)備充電并且完全不借助電線。這項(xiàng)技術(shù)允許設(shè)備在距離充電器最遠(yuǎn) 可達(dá)幾米遠(yuǎn)的地方進(jìn)行無(wú)線充電。 當(dāng)前的很多無(wú)線充電系統(tǒng)依靠線圈之間的電磁感應(yīng)，這種方式工作距離太短，設(shè)備需要放置在充電座上，同時(shí)也會(huì)消耗大量電量，傳送效率較低。關(guān)于無(wú)線充電的技術(shù)已經(jīng)有過(guò)多年的討論和研究，蘋果、摩托羅拉等公司也都擁有各自的與之相近的技術(shù)專利，但是都并沒(méi)有完全達(dá)到非常理想的 無(wú)線充電的效果。
