無線充電技術在畜牧信息化養殖中的應用

聶語　魏東輝

摘 要 信息技術在畜牧業生產、管理、服務等領域應用程度在逐年增加，畜牧信息化養殖過程中，應用了大量的信息采集模塊，能源補給問題越顯突出。以往多數采用的是更換電池或者有線充電的方法，采用更電池的方法會使得工作人員的頻繁進出，容易帶入病菌等影響奶、肉質量的因素，而采用有線充電則對使用者而言太過于麻煩。提出了無線充電技術在畜牧信息化養殖中的應用，利用新型磁耦合諧振技術完成無線充電，這樣可以減少人為因素對養殖環境的影響，也減少了有線充電的麻煩。

關鍵詞 無線充電技術 畜牧信息化 養殖業

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A

1研究背景

信息技術在畜牧業生產、管理、服務等領域應用程度也在逐年增加，畜牧信息化養殖過程中，我們應用了大量的信息采集模塊，研究畜牧業生產全過程信息自動化采集與處理技術，精準化養殖技術，基于信息技術的畜禽疫病快速診斷技術，飼料配方優化分析模擬技術，構建完善的畜牧業規模化養殖管理技術體系。對于模塊能源補給問題，以往多數采用的是更換電池或者有線充電的方法，采用更電池的方法會使得工作人員的頻繁進出，容易帶入病菌等影響奶、肉質量的因素，而采用有線充電則對使用者而言太過于麻煩。

2解決的問題

基于上述問題，我們提出了無線充電技術在畜牧信息化養殖中的應用，這樣可以減少人為因素對養殖環境的影響，也減少了有線充電的麻煩。針對影響無線充電系統指標的關鍵技術進行研究，特別突出了傳輸端對充電距離、效率的影響，根據設定的無線充電系統的性能指標，進行方案論證、設計與實現，特別的給出了該充電系統進行ID識別的過程，通過反復測試與改進，使系統達到設定指標，從而完成整個無線充電系統的設計，為畜牧信息化養殖提供可靠的能源補給，為黑龍江畜牧產業化順利快速的發展提供有力的保障。

3電路的設計

根據基本要求設計了一套實驗裝置，其主要結構包括發射回路和接收回路，通過其中的發射線圈與接收線圈的磁耦合作用，進行電磁能量的傳送。

發射回路部分包括：直流電源、逆變電路及其MOS管的驅動和控制電路、耦合發射線圈、諧振電容。其中，耦合發射線圈與諧振電容主要構成發射回路的諧振電路。

接收回路部分包括：耦合接收線圈、補償電容、整流濾波電路、負載。耦合接收線圈與補償電容同樣構成了接收回路的諧振電路。

3.1新型磁耦合諧振系統能量傳輸機理的研究

感應耦合能量傳輸與變壓器傳遞功率有類似之處，感應耦合能量傳輸是通過使用特殊結構變壓器的電磁感應實現的，在這種變壓器中初級能量通過氣隙或其他介質感應耦合到次級，故和傳統變壓器有很大的不同，較大氣隙導致變壓器具有較大漏感，利用中高頻電磁諧振是解決這一問題的較優選擇。

3.2設計驅動發射線圈電路，搭建無線能量傳輸裝置

新型感應耦合能量無線傳輸系統總體結構如圖1所示。

圖1：新型感應耦合能量無線傳輸系統總體結構圖

3.3電路的調試

裝置由電源驅動電路、發射線圈、諧振線圈、接收線圈和燈泡（負載）構成，其中，諧振線圈并不是必要組成部分，沒有諧振線圈，該裝置也能正常工作，加入諧振線圈的目的是為了增加能量傳輸距離。發射線圈、諧振線圈、接收線圈三者同軸，通過電阻阻值的大小改變SG3525輸出的頻率以及占空比，制作不同的線圈反復更換改變線圈參數，調節直流 電源的輸出電壓和輸出電流值，觀察在直流電源、頻率、線圈參數、諧振線圈個數等參數改變時，系統傳輸距離及效率的變化。

4結論

本文對影響無線充電系統指標的關鍵技術進行研究，特別突出了傳輸端對充電距離、效率的影響。根據設定的無線充電系統的性能指標，進行方案論證、設計與實現，通過反復測試與改進，使系統達到設定指標，從而使新型感應耦合能量傳輸裝置可以在一定的傳輸距離下對數據采集設備進行一定效率的電能補給，為畜牧信息化采集設備提供可靠的能源補給，具有以下幾個創新點：

（1）無線供電可以克服傳統導線供電方式所具有的電擊、火花、磨損等缺陷，實現電能傳輸過程的安全、可靠、靈活及高效。

（2）突破現有的較小功率和短距離方面的研究，對于其傳輸電能的容量、效率、距離、電磁干擾方面都有進一步提高。

（3）實現了將無線充電技術應用于畜牧信息化采集領域。

參考文獻

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