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摘 要： 本文完成了基于磁悬浮式手机充电器的设计与制作，该设计包括以下几个部分：磁悬浮模块、直流稳压电源模块、无线供电模块。磁悬浮式无线充电器不仅手机可以无线充电，省去数据线的干扰，也避免USB接口的损坏。引入了磁悬浮模块，还可以让手机旋转起来充电。这也是本文的特色之处。
关键词： 无线模块；磁悬浮；充电器
【中图分类号】 TM91 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0303-01
1 前言
随着社会的快速发展，手机越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。如果某人的手机没法使用，将对他的工作、生活造成巨大影响，甚至损失。而外出手机电池没电，又没有适用的手机电池充电器，是造成手机无法使用的最常见原因。无线充电技术正被越来越多的手机所应用。目前的大部分充电器，例如iPad和iPhone，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。相比之下，无线充电有着方便、安全、耐用的优点。由于不存在外露的通电接点，所以不存在触电的危险，而且不会被氧气和水等物质腐蚀，使用寿命更长。就像当初的wifi和蓝牙技术一样，无线充电技术会从根本上改变人们对于手机的使用习惯。而目前市场上出售的手机电池充电器，是只为单一手机电池充电的专用充电器，仅能对相应的一种手机充电，而且每部充电器的价格在人民币元左右，这就意味着，要配齐目前市场上出售的所有多种充电器，将是一笔较大的开支。
2.整体设计方案
磁悬浮式无线充电器由三部分组成：磁悬浮模块、直流稳压电源模块、无线供电模块。
2.1 磁悬浮模块设计。
磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。磁悬浮模块设计是整个设计过程的亮点，其原理是通过电磁铁绕组中通以一定的电流就会产生电磁力F，控制电磁铁绕组中的电流，使之产生的电磁力与浮子的重力mg相平衡，浮子就可以悬浮于空中而处于平衡状态。但是这种平衡是一种不稳定平衡，因为电磁铁与浮子之间的电磁力的大小与它们之间的距离X成反比，只要平衡状态稍微受到扰动，就会导致浮子掉下来或被电磁铁吸住。因此必须对系统实现闭环控制。简单的可以说成是：是利用电生磁来吸引浮子，通过传感器测量其位移并经过控制器计算，功率放大后，使之线圈电流变大将浮子吸回原来的平衡位置。
2.2直流稳压电源模块设计。
任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到计算机、小到计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。當然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。不过可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。尤其是充电器这个电子设备，它所需要的是一个+5V的恒定的直流电压供电。整个直流稳压电源模块由以下几个部分组成：变压器、桥式整流电路、电容滤波电路、集成稳压电路。图2-1为直流稳压电源模块的构成电路图。
2.3无线供电模块设计。
无线充电模块分为两个部分：能量接收模块和能量发射模块。无线充电模块应用的原理是利用闭合回路线圈切割磁感线产生电流。（正在实验阶段）无线充电指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。变化的磁场会产生变化的电场，变化的电场会产生变化的磁场，其大小均与它们的变化率有关系，而正弦函数的变化率是另外一个正弦函数，所以电磁波能够传播出去，而感应电压的产生与磁通量的变化相关，所以线圈内部变化的磁场产生感应电压，从而完成充电过程。
（1）能量接收模块
由于我们生活中充满了各种电磁波，而且耦合线圈能接收来自于电磁波的能量，所以这个能量接收模块便能为手机提供能量，即充电。但是考虑到手机充电速度以及能量接收模块耦合线圈所接收能量的强度，因此我们需要借助能量发射模块以提高充电速度。该发射模块是将220V的交流电转化成接收模块的耦合线圈所能接收的能量。能量接收模块由以下几个小模块组成：耦合线圈、整流稳压、MSP430控制系统、LCD显示、充电方式选择、恒流充电。图2-2为接收模块的电路图。
能量发射模块由交直流供电、电源管理、频率振荡、功率放大和耦合线圈组成。系统框图。图2-3为发送模块的电路图。
整个无线充电模块是在电路板上焊接制作的，最后通过LED灯点亮说明无线供电模块设计成功。可以通过这个电路进行能量的发送与接收。图2-11和图2-12为无线供电模块的实验过程。
3.总结
本文详细阐述了磁悬浮式无线充电器的总体设计方案和整体制作过程。首先，在对市场进行深入调查研究的基础上，分析得出无线手机充电器必须具备的基本特征。硬件系统设计包括直流稳压电源模块设计、磁悬浮模块设计、无线供电模块设计。以上不光完成了硬件结构搭建，还给出了电路图及整个制作过程。经过反复实验，最终实验成功，做出成品。本课题有效地解决了对不同手机进行无线充电的问题。而且还增加了新元素：磁悬浮。它在无线充电的同时能让你的智能手机悬浮在空中，为生活增添了炫酷色彩，真正做到了让科技感染我们的生活。
参考文献
[1] 关于无线充电技术[J].实用影音技术. 2014（03）
[2] 基于电磁感应的无线充电研究[J].张家乐，廖刚，王凡，严一民，宁智华.实验科学与技术. 2013（06）
[3] 一种无线充电系统的设计[J].倪国旗，王丽娜，彭欣.信息化研究. 2013（03）
[4] 无线充电技术标准浅析[J].张益铭.数字技术与应用. 2013（04）
关键词： 无线模块；磁悬浮；充电器
【中图分类号】 TM91 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）17-0303-01
1 前言
随着社会的快速发展，手机越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。如果某人的手机没法使用，将对他的工作、生活造成巨大影响，甚至损失。而外出手机电池没电，又没有适用的手机电池充电器，是造成手机无法使用的最常见原因。无线充电技术正被越来越多的手机所应用。目前的大部分充电器，例如iPad和iPhone，都通过金属电线直接接触的方式，给设备内置电池充电。相比之下，无线充电有着方便、安全、耐用的优点。由于不存在外露的通电接点，所以不存在触电的危险，而且不会被氧气和水等物质腐蚀，使用寿命更长。就像当初的wifi和蓝牙技术一样，无线充电技术会从根本上改变人们对于手机的使用习惯。而目前市场上出售的手机电池充电器，是只为单一手机电池充电的专用充电器，仅能对相应的一种手机充电，而且每部充电器的价格在人民币元左右，这就意味着，要配齐目前市场上出售的所有多种充电器，将是一笔较大的开支。
2.整体设计方案
磁悬浮式无线充电器由三部分组成：磁悬浮模块、直流稳压电源模块、无线供电模块。
2.1 磁悬浮模块设计。
磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。磁悬浮模块设计是整个设计过程的亮点，其原理是通过电磁铁绕组中通以一定的电流就会产生电磁力F，控制电磁铁绕组中的电流，使之产生的电磁力与浮子的重力mg相平衡，浮子就可以悬浮于空中而处于平衡状态。但是这种平衡是一种不稳定平衡，因为电磁铁与浮子之间的电磁力的大小与它们之间的距离X成反比，只要平衡状态稍微受到扰动，就会导致浮子掉下来或被电磁铁吸住。因此必须对系统实现闭环控制。简单的可以说成是：是利用电生磁来吸引浮子，通过传感器测量其位移并经过控制器计算，功率放大后，使之线圈电流变大将浮子吸回原来的平衡位置。
2.2直流稳压电源模块设计。
任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到计算机、小到计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。當然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。不过可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。尤其是充电器这个电子设备，它所需要的是一个+5V的恒定的直流电压供电。整个直流稳压电源模块由以下几个部分组成：变压器、桥式整流电路、电容滤波电路、集成稳压电路。图2-1为直流稳压电源模块的构成电路图。
2.3无线供电模块设计。
无线充电模块分为两个部分：能量接收模块和能量发射模块。无线充电模块应用的原理是利用闭合回路线圈切割磁感线产生电流。（正在实验阶段）无线充电指不用传统的充电电源线连接到需要充电的终端设备上的充电器，主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。变化的磁场会产生变化的电场，变化的电场会产生变化的磁场，其大小均与它们的变化率有关系，而正弦函数的变化率是另外一个正弦函数，所以电磁波能够传播出去，而感应电压的产生与磁通量的变化相关，所以线圈内部变化的磁场产生感应电压，从而完成充电过程。
（1）能量接收模块
由于我们生活中充满了各种电磁波，而且耦合线圈能接收来自于电磁波的能量，所以这个能量接收模块便能为手机提供能量，即充电。但是考虑到手机充电速度以及能量接收模块耦合线圈所接收能量的强度，因此我们需要借助能量发射模块以提高充电速度。该发射模块是将220V的交流电转化成接收模块的耦合线圈所能接收的能量。能量接收模块由以下几个小模块组成：耦合线圈、整流稳压、MSP430控制系统、LCD显示、充电方式选择、恒流充电。图2-2为接收模块的电路图。
能量发射模块由交直流供电、电源管理、频率振荡、功率放大和耦合线圈组成。系统框图。图2-3为发送模块的电路图。
整个无线充电模块是在电路板上焊接制作的，最后通过LED灯点亮说明无线供电模块设计成功。可以通过这个电路进行能量的发送与接收。图2-11和图2-12为无线供电模块的实验过程。
3.总结
本文详细阐述了磁悬浮式无线充电器的总体设计方案和整体制作过程。首先，在对市场进行深入调查研究的基础上，分析得出无线手机充电器必须具备的基本特征。硬件系统设计包括直流稳压电源模块设计、磁悬浮模块设计、无线供电模块设计。以上不光完成了硬件结构搭建，还给出了电路图及整个制作过程。经过反复实验，最终实验成功，做出成品。本课题有效地解决了对不同手机进行无线充电的问题。而且还增加了新元素：磁悬浮。它在无线充电的同时能让你的智能手机悬浮在空中，为生活增添了炫酷色彩，真正做到了让科技感染我们的生活。
参考文献
[1] 关于无线充电技术[J].实用影音技术. 2014（03）
[2] 基于电磁感应的无线充电研究[J].张家乐，廖刚，王凡，严一民，宁智华.实验科学与技术. 2013（06）
[3] 一种无线充电系统的设计[J].倪国旗，王丽娜，彭欣.信息化研究. 2013（03）
[4] 无线充电技术标准浅析[J].张益铭.数字技术与应用. 2013（04）