基于传感器的无线充电系统的研究与设计
2022-2023学年上海市交大附中闵行分校高二下学期期末考试物理试卷含详解
【答案】①.电磁感应②.ABD##ADB##BAD##BDA##DAB##DBA
【详解】（1）[1]送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递,无线充电利用的是电磁感应原理设计的。
（2）[2]流过送电线圈的电流若是恒定电流,则在受电线圈中不能通过电磁感应得到电流,流过送电线圈的电流是变化的电流时在受电线圈中通过电磁感应能得到电流。
【答案】①.A②.B③.C④.
【详解】（1）[1]为防止电路中电流过大,烧坏电流表,滑动变阻器的滑片P应置于a端.
（2）[2]测量金属丝的长度,卷尺（分度值为1cm）精度不够,螺旋测微仪超量程,应选用刻度尺（分度值为1mm）.
（3）[3]测量金属丝的直径应选用高精度的螺旋测微仪（分度值为0.01mm）.
（1）油滴的质量.
（2）油滴的电荷量。
13.在体育比赛中我们可以观察到各种不同的运动。对这些运动物体进行建模分析,可以研究运动背后蕴含的物理奥秘。
如图是a,b两支标枪投掷后在空中划出的抛物线,它们运动的最大高度相同。不计空气阻力,两标枪
（1）在空中运动时间__________.
（2）抛出时的初速度大小__________。
②选取___________,可求出火星同步卫星的轨道半径。
（均选涂：A.火星半径RB.探测器环绕火星表面飞行的速率vC.引力常量GD.火星自转周期T）
4.长征五号遥四运载火箭搭载“天问一号”探测器以速率v0进入太空预定轨道,由控制系统使箭体与探测器分离,分离时前部分 探测器质量为m1,后部分的箭体质量为m2,分离后箭体以速率 沿火箭原方向飞行,若忽略分离前后系统总质量的变化,则分离前后系统的动量__________（选填“守恒”或“不守恒”）。分离后探测器的速率v1为__________,系统的动能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
嵌入式系统中的无线充电与能量收集技术
嵌入式系统中的无线充电与能量收集技术随着科技的发展和人们对便捷性的不断追求，嵌入式系统在各个领域中的应用愈加广泛。
然而，在长时间使用嵌入式系统的过程中，持续供电一直是一个挑战。
传统的有线充电方式存在布线成本高、使用不便以及空间限制的问题，而无线充电与能量收集技术的出现则解决了这些问题。
本文将介绍嵌入式系统中的无线充电与能量收集技术的原理、发展现状以及应用前景。
首先，我们来讨论无线充电技术。
无线充电技术基于电磁感应或电磁辐射原理。
通过将电能转换为电磁能，然后将其传输到接收端进行再次转换，从而实现嵌入式系统的无线充电。
主要的无线充电技术包括电磁感应、电磁辐射、射频能量传输等。
其中，电磁感应是最常用的技术，其原理是通过两个相邻的线圈，一个作为发送端，一个作为接收端，通过感应原理实现能量传输。
而电磁辐射则通过电磁波的辐射传输能量。
射频能量传输则利用射频信号来传输能量。
目前，无线充电技术已经在一些消费电子产品中得到应用，如智能手机、智能手表等。
而在嵌入式系统中的应用也在不断发展。
通过无线充电技术，嵌入式系统可以脱离有线充电的束缚，从而使得其应用变得更为灵活和便捷。
例如，无线充电技术可以应用于智能家居系统中的传感器节点，使得其不需要长时间维护和更换电池，从而降低了系统维护成本。
另外，嵌入式医疗设备也可以通过无线充电技术获得永久电源，从而实现长时间的监测和治疗。
此外，智能交通系统中的传感器节点、无人机等也可以通过无线充电技术获得电力支持，从而提高其使用的灵活性和便捷性。
除了无线充电技术，能量收集技术也是嵌入式系统中的关键技术之一。
嵌入式系统中的能量收集技术通过抓取环境中的任何可用能源，如太阳能、机械能、热能等，将其转化为电能供嵌入式系统使用。
能量收集技术的发展使得嵌入式系统可以更长时间地工作，同时降低对传统电池的依赖。
常见的能量收集技术包括太阳能收集、振动能收集、热能收集等。
例如，通过在嵌入式系统中引入太阳能收集器，系统可以利用阳光转化为电能，从而长时间工作。
微型电动汽车动态无线充电技术的研究
第41卷第2期辽宁工业大学学报(自然科学版)V ol.41, No.2 2021年4 月Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition)Apr. 2021收稿日期：2020-08-11基金项目：福建省中青年教师教育科研项目(JZ181027)作者简介：邱兴阳(1981-)，男，福建仙游人，讲师，硕士。
DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2021.02.007微型电动汽车动态无线充电技术的研究邱兴阳，梁锋林，郑维清，郑德山（湄洲湾职业技术学院自动化工程系，福建莆田351119）摘 要：研究了基于无线充电技术的微型电动汽车动态充电系统。
当微型电动汽车需要充电时经无线充电模块发出充电请求信号，信号经充电控制器采集并通过ZigBee模块传送至后台协同管理中心，由后台协同控制管理软件分析处理实时控制充电控制器的充电状态，完成微型电动汽车的无线充电。
相对于有线充电，无线充电更加安全和灵活，具有重要的研究意义。
关键词：电动汽车；动态；无线充电中图分类号：TN99 文献标识码：A文章编号：1674-3261(2021)02-0099-06Research on Dynamic Wireless Charging Technologyfor Micro Electric VehicleQIU Xing-yang, LIANG Feng-lin, ZHENG Wei-qing, ZHENG De-shan （Department of Automation Engineering, Meizhouwan V ocational Technology College, Putian 351119, China）Abstract:The paper studies the dynamic charging system for micro electric vehicles based on wireless charging technology. When the micro electric vehicle needs to be charged, the wireless charging module sends out a charging request signal, the signal is collected by the charging controller and transmitted to the background collaborative management center through ZigBee module, and the charging state of the real-time controller is analyzed and processed by the background collaborative control management software, so as to complete the wireless charging of the micro electric vehicle. Compared with wired charging, wireless charging is safer and more flexible, which has important research significance.Key words: electric vehicle; dynamic; wireless charging随着社会的发展和科技的进步，能源问题与环保问题显得越来越突出，发展和普及电动汽车等新能源汽车的呼吁也越来越多，电力驱动车辆成为汽车工业研究、开发和使用的热点[1]。
无线充电技术介绍ppt课件
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无线充电技术发展 ❖ 现在各个领域无线充电技术产品全面发展!!!
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无线充电技术发展
❖ 依据研究机构iSuppli的调查，全球无线充电装置市场规模2010年为1.2亿美元 ，2011年成长达到8.9亿美元，2015年可达到237亿美元。无线充电装置未来 受到消费类电子产品、可携式装置、电动车的应用而大幅成长。
生活中人们难免被各种“理不清剪还乱” 的电源线、数据线所困扰！！！
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你 能 想 象 以 后 摆 脱 线 缆 无 线 生 活 吗 ？ ？ ？
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无线充电技术发展
❖ 迈克尔.法拉第
迈克尔·法拉第（Michael Faraday， 1791年9月22日～1867年8月25日） 英国物理学家、化学家，也是著名的 自学成才的科学家。生于萨里郡纽因 顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。 1831年，他作出了关于电力场的关 键性突破，永远改变了人类文明。迈 克尔·法拉第是英国著名化学家戴维 的学生和助手，他的发现奠定了电磁 学的基础，是麦克思韦的先导。 1831年10月17日，法拉第首次发现 电磁感应现象，在电磁学方面做出了 伟大贡献。
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无线充电技术发展
❖ 尼古拉.特斯拉
尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856 年－1943年），塞尔维亚裔美籍发 明家、机械工程师和电力工程是。因 主持设计了现代广泛应用的交流电力 系统而最为人知。19世纪末，20世 纪初，他对电力学和磁力学做出了杰 出贡献。他的专利和理论工作依据现 代交变电流电力系统，包括多相电力 分配系统和交流电发电机，带起了第 二次工业革命。1882年，他继爱迪 生发明直流电（DC）后不久，发明 了“高频率”（15,000赫兹）交流发 电机（于1891年获得专利），并创 立了多项电力传输技术。
无线充电qi协议的主控制器的低功耗设计
0 引言在传统无线传感网络中，一般使用蓄电池充电，需要不断更换电池，在制约了无线传感网络实际部署与广泛应用的同时大大提高了网络的维护成本[3]。
而早在1988年，约翰.鲍尔斯在实验室第一次成功用无线充电技术点亮了1米外的60W的灯泡，无线充电技术的可行性得到论证[4]，至此无线充电技术的研究越来越受到重视。
为了规范无线充电技术，WPC联盟提出的QI协议，该协议采用定频调占空比的架构利用控制器不断地对电路进行监控，通过调整线圈上的电压进行无线传输能量，与用蓄电池相比，其成本大大降低，但是伴随着摩尔定律的盛行，每一代半导体工艺技术的提高，芯片密度的增大[5]，对于设计者来说功耗就成为了必要的关注问题，电压大小，dual-Vth和栅极尺寸都与低功耗技术密切相关[6]。
本文主要是对在RTL级电路设计的基础上进行低功耗设计。
1 数字电路功耗的形成电路中的功耗分为两类：静态功耗和动态功耗。
静态功耗主要是待机时的功耗，主要由泄露电流组成，一方面是由于MOS管阈值电压的存在，使得器件在关断状态下，具有亚阈值特性，因此会产生亚阈值电流[7]。
动态功耗主要是由于短路电流和负载电容充电引起的。
而在这两部分中有三种最主要的功耗消耗：对电容进行充放电的跳变功耗，在电路反转过程中产生的短路电流功耗和MOS器件的漏电流损耗[8]。
其原理如下：当输入电平为低时，PMOS管会对输出节点上的电容进行充电，当输入电平为高电平时，NMOS会对电容进行放电，从而达到反相器的效果，在这一过程中形成了MOS管的动态功耗，如下图1所示。
VDDI1无线充电qi协议的主控制器的低功耗设计Low power design of the main controller of wireless charging qi protocol张二丽（电子科技大学，四川 成都 610054）摘 要：从1889年Nikola Tesla发明了著名的Tesla线圈开始，对无线充电技术的研究受到了广大设计者的重 视[1]，华为2018年发布的无线充电技术，其最大功率可达15 W，标志着无线充电时代的来临。
磁悬浮无线充电技术
交通科技与管理87技术与应用
0 前言无线充电指的是近距离充电，与充电器保持几米远地方，通过电源线、电缆等外接设备，保证充电效果。根据磁共振原理，空气也可以传输电荷，设备与充电器之间可以在电容器与线圈的共同作用下，保证共振效果。因此，无线充电在传输电能方面具备高效性与及时性。悬浮技术包括电磁悬浮、声悬浮、光悬浮、气流悬浮等方面，其中电磁悬浮技术最为常用，交变电流频率可以达到104 Hz~105 Hz。
1 无线充电技术类型1.1 电磁感应方式电磁感应技术属于无线充电技术的关键，将发射端的线圈与接收端的线圈放置于两个分离设备中，产生磁场，出现磁感应，在线圈接受磁场后便会产生电流，为电能形成传输系统。随着距离的增加，磁感应系统中的磁场也会不断减弱，数毫米至10 cm范围内可以发挥作用，但感应电流较小。对近距离设备充电时，充电触点不会被暴露，可以达到预期效果，且当感应电压经过整流后，便可以开始无线充电。1.2 磁共振方式不同于电磁感应，磁共振技术的宽容度更高，数厘米至数米范围内便可以实现无线充电，使用灵活方便。磁共振技术的使用需要两个规格相同线圈的支持，通电后，一个线圈内出现磁场，另一个线圈进行共振，产生电流供电。此种技术在设备距离与使用状态方面不存在限制，可以灵活使用。1.3 电磁耦合方式不同于传统的电磁感应方式，电场耦合的自由度更高，可以保证电极的快速插入，且不会升高电极温度。同时，电磁方向也比较自由，虽然无法达到数米长的磁共振长度，但也可以随意放置充电台，充电效果良好。电磁感应技术需要精准的位置匹配，否则会降低能量输入比例。1.4 微波谐振方式微波属于微波谐振的主要传输信号，可以及时传递能量，当接收能量信号后，共振电路与整流电路进行转换，可以直接为设备充电。微波频率范围为300 MHz~300 GHz，长度级别包括毫米、分米、米等，可以传输较大能量。微波谐振会向四面八方传递能量，降低利用效率，但其位置高度灵活，在设备附近放置充电设备即可。设备收发方重合时，微波谐振与电磁感应的能量会逐渐增大，直至达到最大值，产生最明显的电磁感应效果。随着方向的移动，电磁感应快速衰减，
无线充电智能扫地机器人系统的设计与实现
无线充电智能扫地机器人系统的设计与实现摘要：无线充电智能扫地机器人系统的设计与实现是当前智能家居领域的一个热门话题。
随着人们生活水平的提高和科技的发展，智能家居产品逐渐走进千家万户，而智能扫地机器人作为其中的一种代表，其便捷、高效的清扫方式受到了广泛关注。
本文旨在探讨无线充电智能扫地机器人系统的设计与实现，通过对系统设计的分析，为相关领域的研究和应用提供技术支持和参考。
在当前智能家居市场中，智能扫地机器人的需求与日俱增，因此研究如何设计一款性能稳定、功能全面的无线充电智能扫地机器人系统具有重要的理论意义和应用价值。
关键词：无线充电；智能扫地机器人；系统设计；实现途径引言随着科学技术的不断发展，智能家电也日新月异。
扫地机器人可以减轻人们家务劳动的负担，提高生活质量，深受年轻人的喜爱。
1997年针对家居卫生这一重要的市场诉求，第一台轻便、廉价、智能化的扫地机器人应运而生。
1无线充电智能扫地机器人系统设计的重要性首先，随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，人们对于家居清洁的需求日益增长，而智能扫地机器人作为一种智能化、自动化的清洁设备，能够满足人们对于高效、便捷清洁的需求，因此其设计的重要性凸显在能够提升家庭生活质量的方面。
其次，无线充电智能扫地机器人系统设计的重要性还表现在提高清洁效率和舒适度方面。
传统的扫地方式需要人工操作，费时费力，而智能扫地机器人则能够自动规划清扫路线、避障和充电，提高了清洁效率，减轻了用户的清洁负担，提升了居住舒适度。
最后，无线充电智能扫地机器人系统设计的重要性还在于其技术创新和应用前景。
随着科技的发展，智能扫地机器人的功能和性能不断提升，例如智能导航、自主学习等功能的加入，使得智能扫地机器人在实际使用中更加智能化、便捷化，因此其设计的重要性也在于推动智能家居领域的技术创新和应用拓展。
2无线充电智能扫地机器人系统设计存在的问题2.1充电效率和稳定性当前无线充电技术虽然带来了便捷性，但由于能量传输过程中可能存在能量损耗和传输不稳定等挑战，充电效率和充电过程的稳定性成为制约因素。
无线充电领域金属异物检测的方法综述
无线充电领域金属异物检测的方法综述随着无线充电技术的发展，金属异物检测变得越来越重要。
金属异物可能导致无线充电设备的损坏，甚至对用户产生安全隐患。
研究人员对金属异物检测的方法进行了大量研究，以确保无线充电系统的安全性和可靠性。
本文将综述无线充电领域金属异物检测的方法，包括传感器技术、图像处理技术、机器学习技术等方面的研究现状和发展趋势。
1. 传感器技术传感器技术是最常用的金属异物检测方法之一。
传感器可以通过检测金属材料的电磁特性来判断是否存在金属异物。
常见的传感器包括金属探测器、电磁感应传感器等。
金属探测器是一种利用电磁感应原理进行金属探测的设备，它可以通过检测金属物体对电磁场的影响来判断是否存在金属异物。
电磁感应传感器则是利用金属材料对电磁感应的特性来检测金属异物的存在。
这些传感器技术在无线充电领域得到了广泛应用，可以有效地检测金属异物，确保无线充电系统的安全性。
2. 图像处理技术图像处理技术是另一种常用的金属异物检测方法。
通过摄像头等设备获取充电区域的图像信息，然后利用图像处理技术对图像进行分析和处理，从而检测金属异物的存在。
常见的图像处理技术包括边缘检测、形状识别、颜色识别等。
利用这些技术，可以对充电区域的图像进行分析，在图像中识别出金属异物，并及时报警。
图像处理技术在金属异物检测中具有较高的准确性和灵活性，可以应用于不同类型和规模的无线充电系统。
3. 机器学习技术近年来，随着人工智能技术的快速发展，机器学习技术在金属异物检测中开始得到应用。
机器学习技术可以通过对大量数据进行学习和分析，从而识别出金属异物的特征和规律。
在无线充电系统中，可以利用机器学习技术对充电区域的数据进行分析，识别出金属异物的存在，并预测可能出现的问题。
机器学习技术的应用为金属异物检测提供了新的思路和方法，有望进一步提高无线充电系统的安全性和可靠性。
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基于传感器的无线充电系统的研究与设计
近年来，随着移动设备的普及与网络的普及，我们的日常生活中越来越多的设
备需要用电，比如手机、平板电脑、智能手表、电子书等等。
由此带来了一个大问题：如何能够方便快捷地给这些设备充电，同时又不会影响使用。
而传感器无线充电技术便是一个解决方案。
1. 传感器无线充电技术概述
传感器无线充电技术是一种使用电磁场技术，将电能传输到移动设备中，从而
实现无线充电的技术。
传感器无线充电技术主要由两个部分组成：无线能量传输和无线充电接收器。
其中，无线能量传输是通过电磁感应的方式将电能传输到设备中，而无线充电接收器则是将能量转换为电能，并充电给移动设备的部分。
2. 传感器无线充电系统的设计
传感器无线充电系统的设计主要包括两个方面：无线能量传输和充电接收器。
2.1. 无线能量传输
无线能量传输主要由两个要素组成：发射方和接收方。
在发射方，我们需要一
个发射器和一个电源。
发射器的作用是发出电磁波，而电源则为发射器提供电能。
在接收方，我们需要一个接收器和一个电池。
接收器的作用是接收电磁波，并将其转换为电能供电池使用。
在无线能量传输中，我们需要考虑的重点有两个：传输距离和能量传输效率。
传输距离是指发射器与接收器之间的距离，而能量传输效率则是指传输的功率与发射的功率之比。
2.2. 充电接收器
充电接收器是最终将无线传输的能量充电到移动设备中的部件。
充电接收器主
要由三个部分组成：无线接收器、充电控制器和电池。
无线接收器的作用是接受无线传输的能量，并将其转换为电能。
而充电控制器
则是控制充电的电量和充电状态等，从而保证充电的效率和安全性。
电池则是最终储存电能的部分。
3. 传感器无线充电技术的优点
相比传统的有线充电技术，传感器无线充电技术有以下几个优点：
3.1. 方便快捷
传感器无线充电技术不需要使用充电线，只需要将移动设备放置在充电器上，
就可以实现充电，非常方便快捷。
3.2. 节省空间
传感器无线充电技术不需要使用充电线，因此可以节省空间，降低充电线的使
用成本。
3.3. 高安全性
由于传感器无线充电技术不需要使用充电线，因此不会产生电线危险。
同时，
传感器无线充电技术可以智能检测充电状态，以保证充电安全。
4. 结论
总之，传感器无线充电技术是一种非常实用的充电技术，在日常生活中得到广
泛应用。
传感器无线充电技术的实现需要强大的技术支持，其中无线能量传输和充电接收器是传感器无线充电技术的关键。
虽然传感器无线充电技术仍存在一些缺陷，但其便捷、安全、易于使用等优点让它在未来会持续发展。