一种基于磁耦合的无线携能通信系统

技术特征：
1.一种基于磁耦合的无线携能通信系统，其特征在于，包括电磁耦合通道、减速器外部电路和减速器内部电路，所述电磁耦合通道包括外部线圈、金属介质和内部线圈，所述减速器外部电路包括处理器、逆变器、外部线圈驱动器、功率放大器、第一信号处理电路和第一阻抗匹配网络，所述减速器内部电路包括第二阻抗匹配网络、整流稳压电路、压电传感器、信号采集电路、内部线圈驱动器和第二信号处理电路，所述处理器用于连接上位机，所述逆变器接入直流电源，所述处理器连接所述逆变器和所述第一信号处理电路，所述逆变器通过所述外部线圈驱动器连接所述功率放大器，所述功率放大器连接所述第一阻抗匹配网络，所述第一阻抗匹配网络和所述第一信号处理电路连接所述外部线圈，所述外部线圈通过金属介质与所述内部线圈感应连接，所述内部线圈连接所述第二阻抗匹配网络和所述第二信号处理电路，所述第二阻抗匹配网络通过所述整流稳压电路连接所述压电传感器，所述压电传感器连接所述信号采集电路，所述信号采集电路通过所述内部线圈驱动器连接所述第二信号处理电路。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述减速器内部电路还包括信号调制电路，所述减速器外部电路还包括信号提取与解调电路，所述信号采集电路通过所述信号调制电路连接所述内部线圈驱动器，所述外部线圈通过所述信号提取与解调电路连接所述处理器。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一信号处理电路包括第一运算放大器和模数转换器，所述信号提取与解调电路通过所述第一运算放大器连接所述模数转换器，所述模数转换器连接所述处理器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二信号处理电路为信号调理电路，所述内部线圈驱动器通过所述信号调理电路连接所述内部线圈，所述信号调理电路包括第二运算放大器和滤波电路。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一阻抗匹配网路和所述第二阻抗匹配网络为lc谐振块。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于， 内部线圈和外部线圈的品质因素为：其中，q是品质因素，l、c、r分别是线圈电感、电容和电阻；内部线圈和外部线圈本身的自谐振频率为：线圈本身的自谐振频率比q值最高点所在的频率高，在所述减速器外部电路和所述减速器内部电路中需增加额外的电容c
r
，使得内部线圈和外部线圈的谐振频率为能量传输最高点，谐振频率的计算公式为：内部线圈和外部线圈应用的电路系统中存在寄生电容c
t
，若该寄生电容值大于c
r
，则系统无法工作在在谐振频率，因此，c
r > c
t
:
。

技术总结
本发明公开了一种基于磁耦合的无线携能通信系统，直流电源经逆变器产生交变信号，外部线圈驱动器接收电源经逆变的信号，经过功率放大之后激励外部线圈，在外部线圈中的高频电流会在其周围产生高频交变的磁场，影响内部线圈使其产生交变电流，经整流稳压电路为直流输送给压电传感器，将减速器外部电源的电能传输到内部，以实现对内部电路及压电传感器的电能供应。当压电传感器采集到内部的压力变化情况，根据逆压电效应会产生变化的电流，经过第二信号处理电路处理，由内部线圈驱动器驱动从而影响两线圈的互感，再经两线圈电磁耦合通道传输到外部线圈，经过第一信号处理电路发送至处理器，以此进行内部压电传感器数据的传输。以此进行内部压电传感器数据的传输。以此进行内部压电传感器数据的传输。


技术研发人员：欧阳博 黄耀琪 刘宏立 陈果
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/7/15