采用MCU控制的藍(lán)牙無(wú)線充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.5 單片機(jī)控制電路

　　單片機(jī)控制電路主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

　　(1)通過(guò)MCU UART接口發(fā)送數(shù)據(jù)和控制命令控制藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊之間的匹配;通過(guò)發(fā)送部分單片機(jī)控制AD9851產(chǎn)生PWM波;通過(guò)接收部分單片機(jī)的P5.3口控制TP4056使能端;通過(guò)無(wú)線接收部分單片機(jī)的內(nèi)部ADC12模塊采集充電電流和電壓。

　　(2)控制和顯示電路配置在P1，P2，P5 端口，無(wú)線發(fā)射部分單片機(jī)主要完成讀取按鍵相應(yīng)的操作，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配對(duì)、連接、斷開和藍(lán)牙關(guān)閉功能，并通過(guò)LCD1602實(shí)時(shí)顯示。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的軟件部分主要包括無(wú)線發(fā)送部分軟件設(shè)計(jì)和無(wú)線接收部分軟件設(shè)計(jì)。

　　無(wú)線發(fā)送部分軟件設(shè)計(jì)主要完成：系統(tǒng)初始化、檢測(cè)按鍵、控制藍(lán)牙模塊收發(fā)數(shù)據(jù)、控制AD9851工作等，如圖3所示。無(wú)線接收部分軟件設(shè)計(jì)主要完成：系統(tǒng)初始化，控制藍(lán)牙收發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓電流數(shù)據(jù)，控制TP4056工作和LCD1602顯示，如圖4所示。

　　圖3 無(wú)線發(fā)送部分流程圖

　　圖4 無(wú)線接收部分流程圖

　　4 磁耦合諧振式無(wú)線充電系統(tǒng)傳輸特性的研究

　　對(duì)于磁耦合諧振式無(wú)線能量傳輸電路，傳輸功率與效率受以下參數(shù)的影響：驅(qū)動(dòng)源電壓，傳輸距離，以及線圈直徑、匝數(shù)和線徑等參數(shù)。下面對(duì)做好的電路進(jìn)行測(cè)試，研究傳輸效率與這些影響因素的關(guān)系。

　　4.1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率與傳輸效率的關(guān)系

　　該 研究中線圈距離為6mm，兩線圈電感值為16μH，直徑均55 mm，線圈固有頻率為126kHz。測(cè)試過(guò)程以5 kHz為單位，從80kHz開始增大驅(qū)動(dòng)頻率，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得出傳輸效率，得到如圖5所示的關(guān)系曲線。從關(guān)系曲線中可以看出當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率為125kHz時(shí)，傳輸效率最高，此時(shí)與線圈固有頻率接近。以上數(shù)據(jù)證明了磁耦合諧振式無(wú)線充電電路諧振頻率與固有頻率之間的關(guān)系，即兩者近似相等時(shí)電路能量傳輸 能力最強(qiáng)。

　　圖5 驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率與傳輸效率關(guān)系曲線

　　4.2 兩線圈距離與傳輸效率的關(guān)系

　　測(cè)試過(guò)程中改變兩線圈的距離，其他參數(shù)保持不變，測(cè)量出數(shù)據(jù)計(jì)算傳輸效率，得到如圖6所示的關(guān)系曲線。在距離D近的時(shí)候傳輸效率高，當(dāng)D≤11 mm時(shí)效率大于50%，隨著距離增大，傳輸效率下降，與理論相吻合。

　　圖6 兩線圈距離與傳輸效率的關(guān)系

　　4.3 接收端固有頻率不變，電感值變化(發(fā)射端不變)與傳輸效率的關(guān)系

　　改變接收端的電感值和電容值，但固有頻率保持不變?yōu)?25kHz，其他參數(shù)也都保持不變，測(cè)量輸出電壓和電流，計(jì)算出傳輸效率，得到如圖7所示的關(guān)系曲線，圖中還有一組數(shù)據(jù)為線圈中心加了鐵氧體之后。

　　圖7 電感值變化與傳輸效率的關(guān)系