基本信息
- 项目名称：
- 太阳能高效率无线充电设备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 太阳能高效率无线充电设备，采用太阳能供电，基于电磁共振原理，具有效率高、成本低、节能环保等特点。它解决了有线供电设备移动灵活性差、线路繁杂、容易产生接触火花等问题。更重要的是在水下设备、植入医疗设备等特殊环境无线充电设备具有十分重要意义。
- 详细介绍：
- 太阳能高效率无线充电设备是基于电磁共振原理的无线充电设备，将清洁的太阳能资源加以利用。该产品具有高效、绿色、节能、便捷等特点 本系统采用当前比较热门的地磁共振技术，与传统的电磁感应方式对比，具有传输距离远，对传输路径要求比较灵活的优点。 谐振系统在谐振状态下，能产生很强的耦合，可以在接近全方向的状态下实现并达到很高的效率。而且对设备要求比较简单，成本低，即使隔着物体（非金属）也可以很好的传输电能。 随着时代的发展，如今资源紧缺和环境污染两大问题日益严重，成为亟待解决的问题，人们的节能环保意识也逐渐加强，本产品系统供电主要采用比较成熟的太阳能电池供电，大大节约了不可再生资源，改变了以前的供电方式，更安全，且节能无污染，符合大众的需求，有利于资源的有效利用，社会的和谐稳定与可持续发展。 太阳能高效率无线充电设备有效地克服了传统有线供电设备移动灵活性差、线路繁杂、容易产生火花等问题，无须考虑接口兼容，只要一个充电器可以同时给多种设备供电，是你外出旅行日常生活的最佳伴侣。 工作原理概述： 本产品是一种绿色环保的高效率的无线充电设备，利用电磁共振的方式，用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间传输，通过谐振电路，实现能量的无线传输。利用电磁共振的作用将能量从初级线圈，传输到次级线圈，通过整流稳压电路最终给设备供电。而控制系统不仅可以监控设备工作状态，还可以通过人机界面可实现人工控制，人性化很好. 控制系统：我们选用当前流行的，RISC结构的AVR atmega16L低功耗系列单片机作为控制器，加上LCD显示器和按键，实现人机交互、环境情况以及电路状况的监控。 电源管理模块：系统默认采用太阳能电池板做供电，当阳光不足时，检测电路会自动切换至市电。对于控制系统我们采用锂电池单独供电确保系统稳定性。 发射电路模块：主振电路输出的方波．经过二阶低通滤波器滤除高次谐波．得到稳定的正弦波输出．经丙类放大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路将能量辐射出去。 接收电路：由初级线圈发射的能量由次级线圈接受后，将接收到的高频电流经整流滤波后，再由DC/DC变换模块，输出所需稳定的直流电为设备充电。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的： 绿色，高效，便携的能量传输设备。可广泛应用于生活，医疗和军事等领域。 基本思路： 把太阳能收集起来转换成电能，再采用电磁共振的原理，通过电磁场把能量传输到需要的设备上。同时通过智能控制系统，检测电路工作状况，控制各模块协调有序工作，加入人机交互界面，让用户可以根据自己需要设置工作模式。 无线传能技术有效地克服了有线供电方式存在的设备移动灵活性差、线路繁杂、容易产生接触火花等问题，我们采用清洁太阳能供电，环保无污染。在能源紧张和环境日益恶化的今天，太阳能高效无线充电设备的出现愈发显得重要和迫切。
科学性、先进性
- 本产品是一种绿色环保的高效率的无线能量传输充电设备，利用电磁共振的方式，用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。利用磁场通过近场传输，辐射小，具有方向性。能量不受空间障碍物（非磁性）影响，可实现中等距离传输，传输效率较高，传输效率与频率及天线尺寸关系密切！此外我们采用了太阳能作为能源供给，在全球能源紧张和自然环境恶化的今天，显得十分必要！
获奖情况及鉴定结果
- 2011年3月在南阳理工学院第八届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛中获得一等奖；
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样品、现场展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 无线传能技术的研究目前主要集中在感应耦合传能和电磁共振传能两个方面。受传能效率及高成本条件限制，人们对辐射传能技术的研究还较少，其中感应耦合技术已经非常成熟，但其传能距离短，对位移和频率变化的稳定性差，而电磁共振在中等距离传输效率可以很高，并且电磁辐射对生命体和其他频率的电子设备干扰很小，并且可以对多个共振频率电器设备用户供能。 无线传能技术可以广泛应用于工业、民用、国防及医疗各个场所。涉及电动车、智能卡、人体植入装置、无人操纵机器人及飞行器等多个方面。
同类课题研究水平概述
- 早在电能发现之初，无线充电就备受人们关注，只是未达到是实用阶段。如今在无线电发展100多年后，无线充电技术再次受到关注。无线充电技 术最先在净水器中运用，为净水器上网灯泡供电，至今已经有超过10年 时间，安全性已经得到了36个国家的验证。 07年6月，美国麻省理工学院的科学家们使用两个相距2米的铜线圈， 成功地通过无线电力传输点亮了一个功率为60瓦的电灯泡。香港城市大学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无线电池充电平台”，可将数个电子产品放在一个充电平台上，不需外接电线，透过低频电磁场自动充电，充电时间与传统充电器无异。但这一技术仍需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电磁耦合原理。 近年来，有一家名为Splashpower的英国公司发布了一款真正意义上的 无线充电器，外形像一个鼠标垫，只需要把要充电的设备放在上面就可以 开始充电，而且可以同时对多个设备充电。另外一家名为WildCharge的公 司也开发出了类似的产品。 2010年1月，中国海尔曾推出的概念性“无尾电视”，不需要电源线、信号线和网线。海尔称该产品采用了与麻省理工学院合作的无线电力传输 技术。 2010年9月，据国外媒体报道，日本富士通公司利用磁铁立即为一个以上的设备充电并且完全不借助电线。这项技术允许设备在距离充电器最远 可达几米远的地方进行无线充电。 当前的很多无线充电系统依靠线圈之间的电磁感应，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，同时也会消耗大量电量，传送效率较低。关于无线充电的技术已经有过多年的讨论和研究，苹果、摩托罗拉等公司也都拥有各自的与之相近的技术专利，但是都并没有完全达到非常理想的 无线充电的效果。
