1、項目一：無線能量傳輸裝置 任務一：無線能量傳輸單個三極管放大電路的焊接 一、任務背景 無線供電的設想最早由交流電之父特斯拉在一百多年前就已經由此構想了。在那以后，人類對無線供電技術的研究一直在繼續。無線充電可以解決很多問題：第一，它可以改變目前電子產品充電接口不兼容的情況，讓用戶不再需要攜帶一大堆充電器和電線，只要將代充電的設備置于發射器附近，就可以充電了。第二，目前很多傳感器需要無線充電，比如埋在墻里的傳感器，把它拿出來充電是不太可能的，還有一些遠程的監控用途的傳感器， 一樣地需要無線充電技術。第三， 就是目前廣泛應用的植入性醫療器件， 如心臟起搏器，每隔七八年病人就需要做手術來更換電池。如

2、果可以對起搏器進行無線充電，就不需要做危險的手術了。最重要的是，從宏觀上看，如今人類對電能的熱愛非常強烈，消耗越來越大，亂如麻的電線和污染環境的電池，帶來更多的困撓，無線電能傳輸技術是解決這些問題很好的途 徑。 無線電能傳輸技術目前可通過三種方式實現：電磁感應式 （利用電流通過線圈產生磁場實現近程無線供電） 、 磁場共振式（利用磁耦合共振效應近程無線供電） 、電波輻射式（電 力轉換成電波以輻射傳輸供電） 。 本任務使用第一種實現方式進行電能傳輸。 補充任務： 整流濾波的電路的調試 原理框圖： 圖1 由發射模塊和接收模塊組成。發射模塊中信號發生電路產生占空比可調的方波，經驅動電路提高其驅動能力后

3、為功放電路提供激勵信號，再通過發射線圈把能量發射出去。接收電路主要有接收線圈，整流濾波電路以及發光二極管模擬的負載組成。 三、接收模塊 1、接收模塊電路原理： 圖2 接收模塊電路原理圖 2、發射模塊電路原理圖： 圖3 接收模塊電路原理圖 1）、將圖3連線完成。并連接其實物圖。測量并畫出三極管輸入和輸出的波形圖。解釋原因。 2）、線圈L1兩端，接入二極管，畫出三極管輸入和輸出的波形圖。（相關知識點，續流二極管） 三級輸入波形 三極管輸出波形 原因 圖4 續流二極管 整機調試 任務1：變換主線圈不同驅動頻率，測量負載電流大小。 任務2：1、使用三極管8050驅動初級線圈，測量負載電流大小。 2、使

4、用三極管2383驅動初級線圈，測量負載電流大小。 任務3：1、整流電路使用二極管4008，測量負載電流大小。 2、整流電路使用二極管1N4148，測量負載電流大小。 三級輸入波三極原 任務二：無線能量傳輸H橋電路及程序 一、任務背景 上個任務采用單個三級管放大功率，效率低，傳輸距離近。本任務為解決此問題，采用H橋驅動。 H橋驅動電路： H橋式電機驅動電路包括4個三極管，因其外形酷似字母H，所以稱作H橋驅動電路。 要使線圈處有電流，必須使對角線上的一對三極管導通。例如 當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經Q1從左至右穿過線圈，然后再經Q4回到電源負極。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至

5、左流過線圈。 晶體管是最為廉價的控制方法，但在晶體管上有明顯的壓降，會產生功率的損耗，效率不高，適宜應用在低電壓，小功率的場合。 二、驅動芯片： L298N L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，346V，輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續工作電流為2A；額定功率25W。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制，與單片機管腳直接連接；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作，有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電

6、壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機。 VS 位電機驅動電源，VSS為邏輯控制電源。 程序代碼： 任務三：無線能量傳輸諧振電路 一、任務背景 任務任務采用單個三級管放大功率，效率低，傳輸距離近。本任務采取并聯諧振電路解決此問題。 并聯諧振的特性： 1.電流與電壓相位相同，電路呈電阻性。 2.串聯阻抗最小，電流最大：這時Z=R，則I=U/R。 3. 電感端電壓與電容端電壓大小相等，相位相反，互相補償，電阻端 電壓等于電源電壓。 4.諧振時電感（電容）端電壓與電源電壓的比值稱為品質因數Q

7、，也等于感抗（或容抗）和電阻的比值。當Q1時，L和C上的電壓遠大于電源電壓（類似于共振），這稱為串聯諧振，常用于信號電壓的放大；但在供電電路中串聯諧振應該避免。 補充任務：RLC并聯諧振電路 二、電路連接與調試 發射模塊電路原理圖： 將圖1連線完成。并連接其實物圖。將信號發生器接入C1輸入端，改變信號發生器頻率，尋找諧振點。 圖1 補充任務 整流濾波的電路的調試 實驗人： 時間： 指導老師： 一、半波整流 1、畫出半波整流原理圖 2、按照原理圖，接線。 3、輸入端使用信號發生器提供幅值0.25V的正玄波。畫出輸入、輸出波形。 輸入正弦波 輸出波形 輸出幅值 輸出頻率4、輸入端使用信號發生器提供

8、幅值1V的正玄波。畫出輸入、輸出波形。 幅值：0.25V，頻率：1KHz 幅值：1V，頻率：1KHz 思考題： 1）請解釋輸出波形的原因。（二極管單行導通） 2）為何3、4輸出波形不同？（相關知識點，二極管的開啟電壓） 3）輸出正弦波的峰值為 V，輸入信號的正弦波峰值為 V。為何4的輸出的波形和輸入波形不同？（相關知識點，二極管的導通壓降） 二、全波整流 1、畫出全波整流原理圖 2輸入正弦波 輸出波形 輸出幅值 輸出頻率 幅值：0.25V，頻率：1KHz 幅值：1V，頻率：1KHz 、按照原理圖，接線。 3、輸入端使用信號發生器提供正玄波。畫出輸入、輸出波形。 補充任務：RLC并聯諧振電路 1

9、電路課程設計目的 （1）驗證RLC并聯電路諧振條件及諧振電路的特點； （2）學習使用EWB仿真軟件進行電路模擬。 2仿真電路設計原理 本次設計的RLC串聯電路圖如下圖所示。 圖1 RLC并聯諧振電路原理圖 理論分析與計算： 根據圖1所給出的元件參數具體計算過程為 )1(111LCjRLjCjRY? 發生諧振時滿足LC?001? ,則RLC并聯諧振角頻率?0和諧振頻率f0分別是 LCLCf?21,100? RLC并聯諧振電路的特點如下。 諧振時Y=G, 電路呈電阻性，導納的模最小GBGY?22. 若外施電流Is 一定，諧振時，電壓為最大，GIUSo?,且與外施電流同相。 電阻中的電流也達到最大，且與外施電流相等，IISR?. 諧振時0?IICL,即電感電流和電容電流大小相等，方向相反。 3諧振電路設計內容與步驟 （1）電路發生諧振的條件及驗證方法 這里有幾種方法可以觀察電路發生串聯諧振： 利用電流表測量總電流Is和流經R的電流IR，兩者相等時即為并聯諧振。 利用示波器觀察總電源與流經R的電流