无线充电技术在畜牧信息化养殖中的应用

聂语　魏东辉

摘 要 信息技术在畜牧业生产、管理、服务等领域应用程度在逐年增加，畜牧信息化养殖过程中，应用了大量的信息采集模块，能源补给问题越显突出。以往多数采用的是更换电池或者有线充电的方法，采用更电池的方法会使得工作人员的频繁进出，容易带入病菌等影响奶、肉质量的因素，而采用有线充电则对使用者而言太过于麻烦。提出了无线充电技术在畜牧信息化养殖中的应用，利用新型磁耦合谐振技术完成无线充电，这样可以减少人为因素对养殖环境的影响，也减少了有线充电的麻烦。

关键词 无线充电技术 畜牧信息化 养殖业

中图分类号：F407.61 文献标识码：A

1研究背景

信息技术在畜牧业生产、管理、服务等领域应用程度也在逐年增加，畜牧信息化养殖过程中，我们应用了大量的信息采集模块，研究畜牧业生产全过程信息自动化采集与处理技术，精准化养殖技术，基于信息技术的畜禽疫病快速诊断技术，饲料配方优化分析模拟技术，构建完善的畜牧业规模化养殖管理技术体系。对于模块能源补给问题，以往多数采用的是更换电池或者有线充电的方法，采用更电池的方法会使得工作人员的频繁进出，容易带入病菌等影响奶、肉质量的因素，而采用有线充电则对使用者而言太过于麻烦。

2解决的问题

基于上述问题，我们提出了无线充电技术在畜牧信息化养殖中的应用，这样可以减少人为因素对养殖环境的影响，也减少了有线充电的麻烦。针对影响无线充电系统指标的关键技术进行研究，特别突出了传输端对充电距离、效率的影响，根据设定的无线充电系统的性能指标，进行方案论证、设计与实现，特别的给出了该充电系统进行ID识别的过程，通过反复测试与改进，使系统达到设定指标，从而完成整个无线充电系统的设计，为畜牧信息化养殖提供可靠的能源补给，为黑龙江畜牧产业化顺利快速的发展提供有力的保障。

3电路的设计

根据基本要求设计了一套实验装置，其主要结构包括发射回路和接收回路，通过其中的发射线圈与接收线圈的磁耦合作用，进行电磁能量的传送。

发射回路部分包括：直流电源、逆变电路及其MOS管的驱动和控制电路、耦合发射线圈、谐振电容。其中，耦合发射线圈与谐振电容主要构成发射回路的谐振电路。

接收回路部分包括：耦合接收线圈、补偿电容、整流滤波电路、负载。耦合接收线圈与补偿电容同样构成了接收回路的谐振电路。

3.1新型磁耦合谐振系统能量传输机理的研究

感应耦合能量传输与变压器传递功率有类似之处，感应耦合能量传输是通过使用特殊结构变压器的电磁感应实现的，在这种变压器中初级能量通过气隙或其他介质感应耦合到次级，故和传统变压器有很大的不同，较大气隙导致变压器具有较大漏感，利用中高频电磁谐振是解决这一问题的较优选择。

3.2设计驱动发射线圈电路，搭建无线能量传输装置

新型感应耦合能量无线传输系统总体结构如图1所示。

图1：新型感应耦合能量无线传输系统总体结构图

3.3电路的调试

装置由电源驱动电路、发射线圈、谐振线圈、接收线圈和灯泡（负载）构成，其中，谐振线圈并不是必要组成部分，没有谐振线圈，该装置也能正常工作，加入谐振线圈的目的是为了增加能量传输距离。发射线圈、谐振线圈、接收线圈三者同轴，通过电阻阻值的大小改变SG3525输出的频率以及占空比，制作不同的线圈反复更换改变线圈参数，调节直流 电源的输出电压和输出电流值，观察在直流电源、频率、线圈参数、谐振线圈个数等参数改变时，系统传输距离及效率的变化。

4结论

本文对影响无线充电系统指标的关键技术进行研究，特别突出了传输端对充电距离、效率的影响。根据设定的无线充电系统的性能指标，进行方案论证、设计与实现，通過反复测试与改进，使系统达到设定指标，从而使新型感应耦合能量传输装置可以在一定的传输距离下对数据采集设备进行一定效率的电能补给，为畜牧信息化采集设备提供可靠的能源补给，具有以下几个创新点：

（1）无线供电可以克服传统导线供电方式所具有的电击、火花、磨损等缺陷，实现电能传输过程的安全、可靠、灵活及高效。

（2）突破现有的较小功率和短距离方面的研究，对于其传输电能的容量、效率、距离、电磁干扰方面都有进一步提高。

（3）实现了将无线充电技术应用于畜牧信息化采集领域。

参考文献

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[2] 黄学良，谭林林，陈中，强浩，周亚龙，王维，曹伟杰.无线电能传输技术研究与应用综述[J].电工技术学报，2013（10）：1-11.