温室传感器电源无线供电系统的研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daijiangduck
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我国作为农业大国,日光温室是设施农业中的主体部分,在北方地区广受欢迎。日光温室的环境极大地影响着果蔬等经济作物的健康生长。传感器作为环境监测系统的重要组成部分,可为实现温室自动化、智能化提供数据支撑。当前,大多数传感器监控系统都由电池供电,由于电池电量有限,会影响传感器的连续运行。若采用长距离接线供电,接线较为复杂。也可采用太阳能技术为传感器进行供电,但该方法极易受环境影响,阴天条件下无法给传感器正常供电。因此,文章针对温室传感器的供电方式提出无线供电技术方案并对其进行了优化研究。文章首先基于理论研究,选择了磁耦合无线充电方式,设计了无线充电电路,完成了电路PCB版的绘制及线圈的绕制,建立了无线充电装置模型;实验发现,小灯泡在传输距离≤20cm时均可被隔空点亮,且在收发线圈间放置障碍物也不会影响电能传输,在一定偏转角度内,灯泡依然会亮。其次,考虑到温室环境的特殊性,设计了导轨式移动小车用来放置无线充电装置;完成了各器件的选型及部分程序的设计。之后,通过ComsolMultiphsics5.4多物理场仿真软件对磁耦合无线充电系统的传输特性进行了分析,得到以下结论,无线电能传输效率随线圈线径和半径的增大而增大;随线圈匝数的增大,表现为先上升然后下降的趋势,匝数在12匝左右,系统的传输效率达到最大值;随着两个线圈间距离的增加,磁耦合无线充电系统的传输效率显著下降;传输效率随着系统频率增大而增大,当频率大于275后,传输效率趋于平稳;系统传输效率随负载电阻的增大线性下降。最后,对相邻无线供电系统间的干扰进行了研究。建立了双组无线电能传输系统的等效电路模型,对两个系统同轴分布时的三种情况进行了分析。当两个系统发射线圈同侧时,磁场分布呈非对称分布,位于两个发射线圈之间的接收线圈传输效率更高;两个系统的发射线圈位于对侧或异侧时,磁场分布呈对称分布,系统之间可以相互提高传输效率;当系统间的距离>1.2m,系统1、2的传输效率趋于一致,相互影响逐渐消失。
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