[发明专利]电磁感应与电磁谐振对比实验系统及其实验方法

说明书

本发明涉及电磁谐振无线充电装置技术领域，尤其涉及一种电磁感应与电磁谐振对比实验系统及其实验方法，包括开关电源、信号发生模块、高频发射模块、发射线圈、谐振线圈、负载小车、232通讯模块、蓝牙接收模块、单片机微型处理模块、显示屏、水平跑道、刻度尺、电源管理模块、单片机A\D采集模块、蓝牙发送模块、调频旋钮.本装置使学生更加清晰直观的明白电磁感应、电磁谐振、电磁场、高频电力电子、电磁感应的意义。

技术领域

本发明涉及电磁谐振无线充电装置技术领域，尤其涉及一种电磁感应与电磁谐振对比实验系统及其实验方法。

背景技术

无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一，它集基础研究与应用研究为一体，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科、前沿课题，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多技术。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。而无线电能传输可分为三种，第一种为电磁感应式电能传输，它利用变压器原理进行传能，发射端与接收端，一般存在降低回路磁阻的铁芯装置，适合小功率，短距离的应用场合。第二种为电磁谐振式电能传输，通过高品质因数的谐振器上电感与分布式电容发生谐振传输能量适合中等距离的能量传输。第三种为电磁辐射式电能传输，在该技术中电能被转换为微波形式，传输距离超过数千米，可实现电能的远程传送。其中电磁感应技术和电磁谐振技术在实际应用中非常普遍，该技术有较好的安全性，因此目前得到很大的关注和研究，但是没有相应的配套实验装置测得精确的实验数据进行性能对比。对比这两种供电方法的优缺点。

电磁谐振技术和电磁感应技术也是高等院校中电工基础、电路原理以及高频电路等课程中都涉及到的一个重要的知识点和授课难点，而目前高校电子电路实验中关于电磁谐振技术和电磁感应技术的实验研究却很少。教师基本采用讲授模式进行理论讲解和公式推导，缺少配套实验装置给学生清晰直观的演示和实验练习，更谈不上对电磁谐振式传能方式和电磁感应式传能方式之间的对比，无法从直观和确切的实验数据进行学习和理解，例如专利文献：CN106448376A中提到：一种单片机控制的无线电能传输教学实训装置，点亮发光二极管，通过点亮发光二极管静态形式展示无线传输，却不能以动态形式进行直观展示无线传能的效果，更不能做电磁谐振式传能方式和电磁感应式传能方式之间的对比实验。

本发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种电磁感应与电磁谐振对比实验系统及其实验方法，便于教学，能够使学生直观的观察到电磁谐振和电磁感应之间的区别。

本发明的为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种电磁感应与电磁谐振对比实验系统，其特征在于，包括开关电源、信号发生模块、高频发射模块、发射线圈、谐振线圈、负载小车、232通讯模块、蓝牙接收模块、单片机微型处理模块、显示屏、水平跑道、刻度尺、电源管理模块、单片机A\D采集模块、蓝牙发送模块、调频旋钮；

所述的开关电源，采用的是可同时输出24V1A 5V1A的开关电源，作为本装置的主要能量来源；

所述的信号发生模块由高频振荡模块和高频调节模块组成为本装置提供可调的高频振荡信号；

所述高频发射模块使高频振荡信号放大后传递给发射线圈，发射线圈垂直于水平跑道安装，把电能转化为高频磁场能发射出去；

所述谐振线圈为五个或六个，垂直于水平跑道且线圈间间隔摆放；

所述接收线圈垂直固定在负载小车上，负载小车在所述水平跑道上移动，所述接收线圈把空间高频交变磁场接收转换为高频电流，高频电流经电源管理模块转化为直流电供负载小车使用；

所述单片机A\D采集模块用于采集负载小车上接收线圈的电能参数，并通过所述蓝牙发送模块发送给所述蓝牙接收模块；