動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線供電領(lǐng)域，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)60年代，Grey Walter首先采用光源定位的方法給2個(gè)機(jī)器人進(jìn)行了對(duì)接充電研宄。1998年筑波大學(xué)也研制的自主接觸式移動(dòng)機(jī)器人，利用已知環(huán)境地圖引導(dǎo)機(jī)器人到達(dá)充電站。
[0003]自主充電得到國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者的青睞，足以說(shuō)明電能供給對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的重要性，但是目前移動(dòng)機(jī)器人的自主充電也存在很多問(wèn)題:定位系統(tǒng)復(fù)雜、定位精度差；自動(dòng)充電時(shí)間長(zhǎng)相對(duì)縮短了工作時(shí)間；大多自主充電系統(tǒng)針對(duì)特定機(jī)器人，難以實(shí)現(xiàn)模塊化和廣泛推廣使用；由于自主充電系統(tǒng)存在摩擦、磨損和裸露導(dǎo)線，很容易產(chǎn)生接觸火花，影響了供電的安全性和可靠性，縮短了電氣設(shè)備的使用壽命；在水下、礦井、油田鉆采等特殊場(chǎng)合，存在電擊的潛在危險(xiǎn)，因接觸摩擦產(chǎn)生的微小電火花很容易引起爆炸，甚至造成重大事故。同時(shí)電池自身技術(shù)問(wèn)題和后期報(bào)廢管理不善帶來(lái)的環(huán)境污染也日益嚴(yán)峻。
[0004]為解決移動(dòng)機(jī)器人的供電問(wèn)題，可以采用無(wú)線供電的方式給移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行供電，但是無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)中，激磁線圈作為射頻電源的負(fù)載，其輸入阻抗會(huì)隨著工作頻率、傳輸距離、外界環(huán)境等因素實(shí)時(shí)變化，因此研宄保持負(fù)載穩(wěn)定對(duì)于系統(tǒng)正常工作至關(guān)重要。
[0005]為克服負(fù)載動(dòng)態(tài)變化，保證移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線供電的穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路，這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的無(wú)線供電過(guò)程中，隨著負(fù)載的變化，電路能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)匹配。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路，包括:射頻源、反射系數(shù)檢測(cè)器、電容組Cl，電感組L、電容組C2、DSP控制系統(tǒng)和繼電器陣列控制器。
[0008]所述的發(fā)射端DSP控制系統(tǒng)用于命令的解釋、執(zhí)行、狀態(tài)檢測(cè)和控制等。
[0009]所述的反射系數(shù)檢測(cè)器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射端反射系數(shù)的變化。
[0010]所述的繼電器陣列控制器用于對(duì)繼電器陣列進(jìn)行開(kāi)通或者關(guān)斷的控制。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體框圖；
[0012]圖2是動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路圖；
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高可靠性的用于移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線供電的動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人自主無(wú)線充電系統(tǒng)，包括:電源、電能與信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、電能與信號(hào)接收系統(tǒng)和移動(dòng)機(jī)器人。其特征在于:電源給電能和信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)提供電能，電能和信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)根據(jù)電能和接收系統(tǒng)的反饋信息實(shí)時(shí)控制發(fā)射的電能。電能和信號(hào)接收系統(tǒng)通過(guò)空間磁場(chǎng)耦合接收來(lái)自電能和信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)的能量，然后為移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)供電，并不斷檢測(cè)接收的功率，然后實(shí)時(shí)反饋給能量和信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)
[0015]如圖2所示，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路，包括:射頻源、反射系數(shù)檢測(cè)器、電容組Cl，電感組L、電容組C2、DSP控制系統(tǒng)和繼電器陣列控制器。其特征在于:電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用“廣義+Γ網(wǎng)絡(luò)”，即固定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和由L電感組、Cl電容組、C2電容組3個(gè)可調(diào)網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)可通過(guò)電容電感投切實(shí)現(xiàn)的π網(wǎng)絡(luò)與Γ網(wǎng)絡(luò)可相互轉(zhuǎn)換、參數(shù)任意可調(diào)的匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)或距離發(fā)射變化時(shí)，此時(shí)負(fù)載發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，DSP控制系統(tǒng)將根據(jù)負(fù)載的變化情況，給繼電器陣列控制器發(fā)送相應(yīng)的命令，從而控制Cl電容組中(^、(:12、(:13某一個(gè)導(dǎo)通，或02電容組C21、C22、C23某一個(gè)導(dǎo)通，或L電感組中L41、L42, L43某一個(gè)導(dǎo)通，從而組成不同的網(wǎng)絡(luò)，如:當(dāng)C11和L41導(dǎo)通，可以構(gòu)成一個(gè)r網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)C21和L41導(dǎo)通時(shí)，也可以構(gòu)成一個(gè)Γ網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)C n，L41, C21導(dǎo)通時(shí)，可以構(gòu)成一個(gè)π+Γ網(wǎng)絡(luò)，所以Cl電容組，C2電容組以及L電感組的靈活導(dǎo)通，可以迅速組成不同的網(wǎng)絡(luò)，以保證負(fù)載的動(dòng)態(tài)快速、穩(wěn)定匹配。
[0016]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有局限性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一。所以如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的同類部件或其它形式的各部件布局方式，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路，包括:射頻源(I)、反射系數(shù)檢測(cè)器(2)、電容組Cl (3)，電感組1(4)、電容組02(5)、05?控制系統(tǒng)(6)和繼電器陣列控制器(7);其特征在于:射頻源(I)與反射系數(shù)檢測(cè)器⑵相連，反射系數(shù)檢測(cè)器⑵與電容組Cl (3)相連，電容組Cl (3)與電感組L (4)相連，電感組L⑷與電容組C2 (5)相連，電容組C2 (5)與電感LI相連，反射系數(shù)檢測(cè)器⑵與DSP控制系統(tǒng)(6)相連，DSP控制系統(tǒng)(6)與繼電器陣列控制器(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容組Cl(3)包括C n，C12, C13, K11, K12, K13;其中C ^和K ^相連，C12和K 12相連，C 13和K 13相連；根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感組L (3)包括L 41，L42，L43, K41,K42, K43;其中L 41和K 41相連，L 42和K 42相連，L 43和K 43相連；根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容組C2 (5)包括 C21，C22, C23, K21, K22, K23;其中 C 21和 K 21 相連，C 22和 K 22相連，C 23和 K 23相連。
【專利摘要】本發(fā)明是一種應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線供電的動(dòng)態(tài)負(fù)載匹配電路的設(shè)計(jì)，針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人無(wú)線供電要求，考慮負(fù)載變化范圍和速度，電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用“廣義π+Γ網(wǎng)絡(luò)”，即固定結(jié)構(gòu)的π網(wǎng)絡(luò)和由L電感組、C1電容組、C2電容組3個(gè)可調(diào)網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)可通過(guò)電容電感投切實(shí)現(xiàn)的π網(wǎng)絡(luò)與Γ網(wǎng)絡(luò)可相互轉(zhuǎn)換、參數(shù)任意可調(diào)的匹配網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，具有巨大的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02J17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104852476
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510304173
【發(fā)明人】李陽(yáng), 何亞偉, 楊慶新, 張獻(xiàn), 薛明, 張雅希, 楊曉博
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日