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本实用新型公开了一种无线电能传输系统，包括无线电能发射端和无线电能接收端，无线电能发射端包括Royer振荡电路、用于与市电连接的电源管理模块，电源管理模块与Royer振荡电路连接；无线电能接收端包括LC谐振接收电路、用于进行直流电压转换并为用电设备供电的DC‑DC转换模块、用于进行信号采集的电能检测模块、STC单片机控制器和用于显示充电状态的显示模块，DC‑DC转换模块分别与LC谐振接收电路和电能检测模块连接，STC单片机控制器分别与DC‑DC转换模块、电能检测模块和显示模块连接；Royer振荡电路和LC谐振接收电路之间设有用于延长电能传输距离的LC谐振中继电路。

技术领域

[0001]本实用新型属于无线电能传输技术领域,特别涉及到一种无线电能传输系统。

背景技术

[0002]无线电能传输技术（Wireless Power Transfer，WPT）也称之为非接触电能传输技术，是一种借助于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种传输模式。无线电能传输有效地解决了电源的便捷、安全接入问题，解决了传统依靠电导体直接进行物理接触电源带来的插电花火、积碳易产生磨损，特别是在特殊环境下用电存在的安全隐患等问题。无线电能传输技术的研究始于19世纪 80年代，最早进行WPT实验的是美国科学家Nikola Tesla，1899年利用50kHz的交流电成功点亮了一个远处的白炽灯。到20世纪90年代，新西兰奥克兰大学John T. Boys等对WPT技术进行深入研究，率先提出感应耦合电能传输(inductive coupled power transfer，ICPT)技术，经过多年的努力在理论和实践上取得了较多重大突破。

[0003]近几年来，世界各国研究人员对WPT进行了深入研究，在理论和实践上都取得了很大进展。现有的无线充电装置，通常采用电磁感应原理进行充电。在发射端和接收端均放置线圈，当发射端线圈有电流经过时，电场产生磁场，在接收端未接通线圈由于变化磁场产生电场。但是，采用该方式要求送电线圈和受电线圈必须吻合。

[0004]通常采用AT89S52单片机控制或采用32位RSIC处理器JN5139控制方案。51系列单片机应用比较广泛，并且价格低廉，但是此单片机内存比较小，速度比较慢。而JN5139虽然提供了高达192KB的程序存储器，96KB的RAM，两个电压比较器，和两个定时器，但是这种处理器价格较贵。

[0005]显示装置普遍采用LED数码管显示。七段数码管有七段发光二极管做成，通过将二进制数转换成相应的字模来显示要输出的数字。但是，七段数码管只能显示比较简单的数字和字母，汉字等显示等要求无法达到，其适用范围受到很大限制。

实用新型内容

[0006]为了解决上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种中距离无线电能传输系统，包括发射电路、中继电路和接收电路，接收能量通过构成的DC-DC变换电路转换为5V电压输出，以单片机为控制核心，通过液晶可显示输出电压和给用电设备供电的时间。

[0007]本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种无线电能传输系统，包括无线电能发射端和无线电能接收端，无线电能发射端包括Royer振荡电路、用于与市电连接的电源管理模块，电源管理模块与Royer振荡电路连接；无线电能接收端包括LC谐振接收电路、用于进行直流电压转换并为用电设备供电的DC-DC转换模块、用于进行信号采集的电能检测模块、STC单片机控制器和用于显示充电状态的显示模块，DC-DC转换模块分别与LC谐振接收电路和电能检测模块连接，STC单片机控制器分别与DC-DC转换模块、电能检测模块和显示模块连接；所述Royer振荡电路和LC谐振接收电路之间设有用于延长电能传输距离的LC谐振中继电路，Royer振荡电路和LC谐振中继电路通过共振进行能量交换，LC谐振中继电路和LC谐振接收电路通过共振进行能量交换。

[0008]进一步，所述电源管理模块包括：变压器T1、整流桥D、滤波电容C9、滤波电容C11、滤波电容C22、滤波电容C24、电解电容C10、电解电容C12、电解电容C23、电解电容C25、电阻R6、发光二极管D3、稳压芯片U7和稳压芯片U9；

[0009]变压器T1的初级线圈与市电连接，变压器T1的次级线圈与整流桥D输入端连接；稳压芯片U7采用LM7805，稳压芯片U7一脚分别与整流桥D的正输出端、滤波电容C9第一端和电解电容C10第一端连接；稳压芯片U7二脚分别与滤波电容C11第一端、电解电容C12第一端和电阻R6第一端连接；电阻R6第二端与发光二极管D3阳极连接；稳压芯片U7三脚、电容C9第二端、电解电容C10第二端、滤波电容C11第二端、电解电容C12第二端、二极管D3阴极和整流桥D的负输出端分别接地；稳压芯片U9采用LM7809，稳压芯片U9一脚分别与整流桥D的正输出端、滤波电容C22第一端和电解电容C23第一端连接；稳压芯片U9二脚分别与滤波电容C24第一端和电解电容C25第一端连接；稳压芯片U9三脚、滤波电容C22第二端、电解电容C23第二端、滤波电容C24第二端和电解电容C25第二端分别接地。

[0010]进一步，所述Royer振荡电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、发光二极管LED1、电感L1、电感L2、电感L3、晶体管Q2和晶体管Q3；电阻R1第一端、电容C1第一端、电阻R2第一端、电感L1第一端、电阻R4第一端、电感L2第一端分别与直流电源的正极连接；晶体管Q2的G极分别与电阻R2第二端、二极管D2阳极和电阻R3第一端连接；晶体管Q2的D极分别与电感L1第二端、电容C2第一端、电感L3第一端和二极管D1阴极连接；晶体管Q3的G极分别与电阻R4第二端、二极管D1阳极和电阻R5第一端连接；晶体管Q3的D极分别与二极管D2阴极、电感L2第二端、电容C2第二端和电感L3第二端连接；电阻R1第二端与发光二极管LED1阳极连接；直流电源的负极、发光二极管LED1阴极、电容C1第二端、电阻R3第二端、晶体管Q2的S极、电阻R5第二端、晶体管Q3的S极分别接地。

[0011]进一步，所述LC谐振中继电路包括：电容C31和电感L5，电容C31并联在电感L5上。

[0012]进一步，所述LC谐振接收电路包括：电感L6、电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、整流桥UR、发光二极管LED2和电阻R7；整流桥UR的第一端分别与电感L6第一端、电容C41第一端、电容C42第一端、电容C43第一端、电容C44第一端、电容C45第一端、电容C46第一端、电容C47第一端、电容C48第一端连接；整流桥UR的第三端分别与电感L6第二端、电容C41第二端、电容C42第二端、电容C43第二端、电容C44第二端、电容C45第二端、电容C46第二端、电容C47第二端、电容C48第二端连接；整流桥UR的第二端分别与电容C49第一端、电阻R7第一端连接；电阻R7第二端与发光二极管LED2第一端连接；整流桥UR的第四端、电容C49第二端、发光二极管LED2第二端分别接地。

[0013]进一步，所述DC-DC转换模块采用型号为B34063的IC芯片，所述LC谐振接收电路接收的能量，通过DC-DC转换模块进行直流电压转换后输出5V电压。

[0014]进一步，所述STC单片机控制器采用STC12LE5A60系列单片机。

[0015]进一步，所述电能检测模块采用INA219AID芯片，用于完成对电压、电流、功率信号的采集功能。

[0016]进一步，所述显示模块采用LCD12864液晶显示屏。

[0017]进一步，所述滤波电容C9、滤波电容C11、滤波电容C22和滤波电容C24的数值均为***μF，电解电容C10、电解电容C12、电解电容C23和电解电容C25的数值均为2200μF。

[0018]对比现有技术，本实用新型有益效果在于：本实用新型提供的无线电能传输系统，采用磁共振的原理进行电能传输并为用电设备供电。磁共振原理是使发射设备与接收设备调整到同一频率或特定频率上共振，从而进行能量交换。采用该方式无需线圈位置完全吻合，而且可通过LC谐振电路进行中继，实现更远距离的无线能量传输。

[0019]STC单片机控制器采用STC12LE5A60系列单片机，此单片机是51系列单片机的改进型，结构与51系列单片机完全相同，价格相对比较低廉，电压为***，功耗比较低，内存比较大，运算速度是51系列单片机的10倍以上。相比现有技术，成本较低，电路简单，软件简单。

[0020]显示模块采用LCD12864液晶显示屏，相比采用LED数码管显示，LCD具有功耗功率小的特点；而且尺寸小；字迹清晰美观，同时又可显示大量文字信息和图形，可形成人性化的交互界面。