无线LED照明供电系统电路模块设计

2014-12-28 22:38:28来源: 互联网 关键字:LED照明  供电系统

  无线供电,是一种方便安全的新技术,无需任何物理上的连接,电能可以近距离无接触地传输给负载。无线供电的无接触结构使得其与传统的供电方式相比有以下特点:供电系统和负载之间无任何接触,无磨擦,易维护;不受负载运动速度的限制;无噪声污染;能在各种恶劣的条件下工作(如水下、冰雪天气和地下等);由于频率高,因此体积小。这种近距离无线供电技术有着广泛的应用前景。比如无线充电器,只需将手机、PDA等移动设备放上去,无需插拔连线就可以充电,给人们的生活带来了很大的方便。在技术上有两种实现方案,一种是利用电磁波,一种是磁耦合共振。

  系统硬件设计

  此设计总体主要以包括能量发送模块和能量模块为主。其中能量接收模块为一个带能量接收单元和五个LED灯。两个模块之间没有任何导线连接,电能的传输通过感应线圈,由能量发送模块以无线方式传输给LED照明模块,线圈间的介质为空气。控制模块中通过按键方式对电压增益进行调节,进而控制发送能量的大小从而达到对接收模块中LED的亮暗进行调节的功能。

  硬件电路总框图

  单元电路设计原理

  能量发送模块

  工作原理:首先通过LM393双电压比较器产生三角波并进行电压比较,产生一个合适的频率的控制信号,再通过IRF540N采用E类功率放大对功率进行放大最后通过LC并联谐振将能量发送出去;其中通过K1控制总电压电压增益从而控制发送能量的大小。

  

  能量接收模块

  工作原理:由LC并联谐振负责能量接收,经过全桥整流电路形成直流电压,从而对LED进行供电。

  

  电流采样电路模块

  工作原理:电流信号转换为电压信号,再接AD转换,变成数字信号,然后经过LM358进行电压放大。

  

  单片机模块

  单片机主控模块是以芯片AT89S52为主的最小系统板,是我们学习单片机过程中使用的学习板,它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点,完全满足所需。

  

  AD模数转换模块

  TLC549是采用IinCMOSTM技术并以开关电容逐次逼近原理工作的8位串行A/D7芯片,可与通用微处理器、控制器通过I/O CLOCK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件控制电路,转换时间最长为17μs,允许的最高转换速率为40000次 /s。总失调误差最大为±0.5LSB,典型功耗值为6 mW。TLC549采用差分参考电压高阻输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围,由于其VREF-接地时,(VREF+)-(VREF-)≥1 V,故可用于较小信号的采样,此外,该芯片还单电源3~6v的供电范围。总之,TLC549具有控制口线少,时序简单,转换速度快,功耗低,价格便宜等特点,适用于低功耗袖珍仪器上的单路A/D采样,也可将多个器件并联使用。

  

  原理接线图

  名称引脚功能定义:1Vref+输入,电压为+2 5 v基准电压 。2ANIN输人,信号输人,由主板上的JK。3输人0~+2.5V电压,3Vref-输人,负基准电压,接主板地。4GND地管脚。5CS输入,片选,转换及输出控制接下载板P2.0。6DOUT输出,串行移位数据,接下载板P2.1。7CLK输人,串行移位脉冲,接下载板P2.2。8VCC+5V电源引脚。

  LCD显示模块

  工作原理:液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点,在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。目前字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。

  


  根据电磁感应原理,设计了一种简易的无线供电原型,该系统包括能量发送模块和LED照明模块。LED照明模块包括一个带能量接收单元和五个LED灯(每个LED的平均电流为10mA),LED照明模块没有外加任何电源,它的供电只能来自能量发送模块,两个模块之间没有任何导线连接,电能的传输通过感应线圈,由能量发送模块以无线方式传输给LED照明模块,线圈间的介质为空气。其中,能量发送单元采用12V的直流电供电。通过对LED灯光强的检测并将数据反馈给能量发送模块,可控制发射模块的功率。LED灯也有多级光照强度控制。

关键字:LED照明  供电系统

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2014/1228/article_11678.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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