【正文】 [6]周雯琪，馬皓，何湘寧 .基于動態(tài)方程的電流源感應(yīng)耦合電能傳輸電路的頻率分析［ J］ .中國電機(jī)工程學(xué)報， 2020． [7]王路，陳敏，徐德鴻 .磁懸浮列車非接觸緊急供電系統(tǒng)的工程化設(shè)計［ J］ .中國電機(jī)工程學(xué)報， 2020， 27（ 18）． [8]丁明芳 .電感（ L）電容（ C）回路及應(yīng)用［ M］ .中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 1995． [9]張小壯 .磁耦合諧振式無線能量傳輸距離特性及其實驗裝置研究 [D].哈爾濱工業(yè)大學(xué) , 2020． [10]肖志堅，韓震宇，李紹卓．關(guān)于便攜式電子設(shè)備新型無線充電系統(tǒng)的研究 [J]．自動化技術(shù)與應(yīng)用， 2020． [11]董長飛． C8051F 系列單片機(jī)開發(fā)與 C語言編程 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2020． [12]孟慶奎．手機(jī)無線充電技術(shù)的研究 [D].北京：北京郵電大學(xué)， 2020． [13]曹紅葵．對鋰電池現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的綜述 [J]_江西化工， 2020． [14]孫暢，韓允．艦船電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性及其電磁兼容性設(shè)計 [J]．船電技術(shù)， 2020． [15]熊紹珍，朱美芳，太陽能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用 [M]，科學(xué)出版社， 2020． [16]邱麗榮， SGC3 系列太陽能電池測試設(shè) 備 [D]，華中科技大學(xué)碩士論文， 2020． [17]劉洪波，太陽模擬技術(shù) [J]，光學(xué)精密工程， 2020． [18]艾雨，基于單片機(jī)的太陽能電池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究 [D]，武漢理工大學(xué)， 2020． [19]王長貴 ,王斯成 .太陽能光伏發(fā)電實用技術(shù) [Ｍ ].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020,227． [20]周志勇，王建仁．成本電容式觸摸按鍵設(shè)計 [J] ．電機(jī)工程 2020（ 3）． [21]Hirai J J,Kim T W,Kawamura A. Wireless transmission of power and information for cable less linear motor drive［ J］ .IEEE transactions on Power Electronics,2020?；?MSP430單片機(jī)的無線充電器設(shè)計 [J] 。 雖然依然有 著各種各樣的不足 ,比如成本較高、充電效率較低、充電時需要緊挨底座等，但是不容否認(rèn)的是，無線充電技術(shù)正在移動設(shè)備領(lǐng)域加速普及。 為適用于多個負(fù)載供電 ,系統(tǒng)初級可釆用陣列線圈 ,陣列線圈的排布、形狀和 控制都值得深入研究 ,而且由于手工繞制陣列線圈難度較大 ,如何繞制陣列線圈也需要進(jìn)行不斷嘗試。普通的漆包線不僅粗而且阻抗大 ,電流超過 500ma 后發(fā)熱加大。相比較傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵，觸摸按鍵先天性的優(yōu)勢不會出現(xiàn)機(jī)械的錯誤和損壞，而且由于沒有機(jī)械接口，系統(tǒng)密封性更好。增加了優(yōu)化后的太陽能充電即使在室內(nèi)也能抵消系統(tǒng)自身的損耗而為移動電源充電。即使優(yōu)化設(shè)計也不可避免的有損耗。以提升磁場強(qiáng)度和稱合系數(shù)為目的 ,對耦合線圈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。以次級接收有功功率和傳輸效率為指標(biāo) ,以線圈電感值、系統(tǒng)工作頻率和耦合系數(shù)這些在設(shè)計時可以變化的參數(shù)為變量。測試了初次級在不同距離下 ,能量傳輸?shù)男?。選用了初級串聯(lián)，次級并聯(lián)為補(bǔ)償方法、研究了初次級 耦合線圈的形狀和尺寸與磁場強(qiáng)度及耦合系數(shù)的關(guān)系對線圈的優(yōu)化設(shè)計提供理論礎(chǔ) ,并嘗試無磁芯的材料、形狀和選取原則。 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 45 手電筒狀態(tài)圖 圖 46 觸摸按鍵區(qū)域 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 第五章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文研究了以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的近距離無線能量傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵術(shù) : (1)系統(tǒng)初次級之間的高效耦合技術(shù)。圖 為 LED 關(guān)閉狀態(tài)，圖 為 LED光照最弱狀態(tài)，圖 是光照最強(qiáng)狀態(tài)。 圖 44 太陽能電池板 觸 摸式手電筒 如圖 45,是本文移動電源手電筒實物圖。實際試驗效果說明，無線充電可自動連接，自動充電。本系統(tǒng)以接收端陣列 LED 為顯示，來說明接地端接收到能量。如圖 42 是接收端線圈與電路，采用兩級串連實現(xiàn)大面積耦合以達(dá)到大功率的目的。 ? 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置寫指令 08H：顯示關(guān)閉 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 ? 寫指 令 01H：顯示清屏 ? 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置 ? 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 1602LCD 顯示控制流程 開 始初 始 化初 始 化清 L C D送 顯 示 地 址L C D 忙 檢 測 ？N O寫 文 字 數(shù) 據(jù)送 L C D 顯 示是 否 發(fā) 送 完 畢 ？Y E S返 回N OY E S 圖 36 1602LCD顯示流程圖 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 無線充電發(fā)射與接收端 如下圖 41 所示為本系統(tǒng)的主要模塊多功能移動電源和演示所用的接收端。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，如圖 36 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母 的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母 “A”。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，如圖 35 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍， 高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第三章 多功能無線充電移動電源的軟件設(shè)計 1602LCD 指令說明及時序 內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令（如圖 31）： 圖 31 1602LCD控制命令表 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。隨著電容觸摸技術(shù)的發(fā)展和市場的快速增長，毫不夸張的講，新材料新結(jié)構(gòu)的觸摸屏在日新月異。 開 始接 觸 時 間 0 ？燈 亮Y E S接 觸 時 間 3 0 0 m s ？光 亮 減 弱Y E S接 觸 時 間 3 0 0 m s ？光 亮 增 強(qiáng)Y E S接 觸 時 間 3 0 0 m s ？Y E S結(jié) 束N ON ON OY E S 圖 232 手電筒操作流程圖 文中給出了較普通的實現(xiàn)觸摸開關(guān)的一種方法并應(yīng)用于 LED 控制電路中介紹了在進(jìn)行觸摸按鍵應(yīng)用，相對于 機(jī)械按鍵和其他電容觸摸按鍵能有效的降低華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 統(tǒng)成本和使用管腳的數(shù)量。而從芯片手冊所查大約為 10ms，為人體感應(yīng)不到的時間，所以在實際操控中我們會感覺是即觸即開的，關(guān)閉同理。 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 觸控手電筒流程圖 看下圖，圖 232 是觸控手電筒的操控流程圖。 C3 對于觸摸靈敏度不同，可適用不同場合做出調(diào)節(jié)，如圖 231： 圖 231 原理圖 C3說明 長按觸摸（觸摸持續(xù)時間大于 300ms）時，可實現(xiàn)燈光無級亮度調(diào)節(jié)。 EFT 可以達(dá)到 177。 ⒋ 應(yīng)用電路簡單，外圍器件少，加工方便，成本低。 ⒉ 可在有介質(zhì)（如玻璃、亞克力、塑料、陶瓷等）隔離保護(hù)的情況下實現(xiàn)觸摸功能，安全性高。 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 230 觸摸按鍵原理圖 SGL8022W 觸摸芯片可以實現(xiàn) LED 燈光的觸摸開關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)。設(shè)計實現(xiàn)可以用于單個 按鍵的檢測 ,也可以用于多種模式的按鍵開關(guān)量選擇。手指的接近，改變了電力線的分布，調(diào)制了金屬按鍵的電容。尤其是對上述電容的調(diào)制。以觸摸電容按鍵 (pad)為例，手指的感應(yīng)電容可認(rèn)為是新生電容。 觸摸感應(yīng)電容物理模型人體電路模型的最簡單描述可以為 “接地的 導(dǎo)體 ”。就能判斷出是否有按鍵被按下 ，充放電時間公式如下： 式中 t 為充放電時間 , R 為電阻 C 為等效電容 Vcc 為充放電終止電壓值 Vss 為充放電起始電壓值 。 圖 227 觸摸按鍵示意圖 如圖 227 所示， Pad 或者電容感應(yīng)彈簧構(gòu)成等效電容與電阻，構(gòu)成充 放電回路當(dāng)感應(yīng)電容不變時充放電時間固定不變。若是將電容的變化通過其他方式表現(xiàn)出來則更加容易檢測一些。 觸摸按鍵的原理與實現(xiàn) 眾所周知當(dāng)手指接近平板電容時會是平板電容的值發(fā)生些微變化，所以只需要測量手指觸摸前后電容值的變化。任何平面可構(gòu)成一個按鍵輸入，搭建觸摸輸入系完成電容觸摸按鍵的硬件設(shè)計 成本低能夠 廣泛的應(yīng)用到家用電器設(shè)計當(dāng)中。紅外線式需要定期維護(hù)分辨率低，但抗干擾性強(qiáng)電阻式不怕水不怕塵但是怕劃壽命短劃了會影響觸摸輸入的判斷。每種輸入方式都有各自的優(yōu)點和缺點。同時對于量產(chǎn)產(chǎn)品能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期降低單位成本根據(jù)不同的工作原理。如手機(jī)觸摸屏臺燈開關(guān) MP3 觸摸劃條抽油煙機(jī)觸摸按鍵等。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 圖 224 1602LCD尺寸 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如圖 225 所示 : 圖 225 引腳接口說明表 第 1 腳： VSS 為地電源。 選用 1602 液晶顯示 華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 本文中用到的是長沙太陽人電有限公司的 1602 字符型液晶顯示器，并介紹其在本文顯示系統(tǒng)中應(yīng)用。 LCD 是典型的發(fā)光器件，以材料科學(xué)為基礎(chǔ)，綜合利用了精密機(jī)械光電及計算機(jī)技術(shù)，并應(yīng)用在微機(jī)械、微光學(xué)、纖維光學(xué)等前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域上。因此本文選用 1602 液晶屏作為運(yùn)行狀態(tài)的人機(jī)交互界面。人們所接受的信息有 70%來自于人的視覺，無論用何種方式獲取的信息最終需要有某種顯示方式來表示。 市電供電模塊仿真由圖 221 中可以看出，由于變壓和穩(wěn)壓模塊連接后，電氣互相影響，測得輸入到 LM7815 穩(wěn)壓模塊的電壓為 ，輸出 15V穩(wěn)定電壓通過過沖電路為蓄電池充電。由于三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子電路中經(jīng)常華南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 采用。當(dāng)輸出電流較大時， LM7815 散熱 較大，應(yīng)加散熱器。圖 219（ c）和（ d）均接照明負(fù)載，當(dāng)開關(guān) Key2 和 Key3 接通時，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器 R2， R3 可改變光照強(qiáng)弱，進(jìn)而達(dá)到使用者所需的光照強(qiáng)度，增加了設(shè)計的人性化。圖 220（ b）為 USB 接口電路，實際電源箱將輸出多個不同類型的接口供數(shù)碼產(chǎn)品充電，例如圖 220（ b）手機(jī) USB 充電部分，三端集成穩(wěn)壓器 LM7805 得到穩(wěn)定直流 5V 輸出，由于手機(jī)充電需要的電壓為（ 5177。當(dāng) LM78XX 系列三端集成穩(wěn)壓器輸出電流較大或工作時間較長， LM78X 散熱較大 ,應(yīng)加散熱器。如圖 219 所示為過放保護(hù)電路，蓄電池電壓大于 12V 時 LED6 燈亮，繼電器向下吸合為負(fù)載提供能量，當(dāng)蓄電池電壓低于 ，實現(xiàn)過放保護(hù)。 如圖 218 所示為過充過放保護(hù)電路，本設(shè)計主要基于三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431 和繼電器的應(yīng)用，實現(xiàn)對鉛蓄電池充放電保護(hù)。圖 217 為市電充電模塊電路，當(dāng)電源接通后紅色指示燈 LED1 點亮，否則熄滅。此電路通過變壓器和電橋電路將 220V市電轉(zhuǎn)為 直流電壓，再經(jīng)過 RC 振蕩電路進(jìn)行濾波穩(wěn)壓后送入 LM7815 三端穩(wěn)壓模塊，輸出穩(wěn)定的直流 15V電壓，然后通過過