無線LED照明供電系統(tǒng)電路模塊設(shè)計

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　此設(shè)計總體主要以包括能量發(fā)送模塊和能量模塊為主。其中能量接收模塊為一個帶能量接收單元和五個LED燈。兩個模塊之間沒有任何導(dǎo)線連接，電能的傳輸通過感應(yīng)線圈，由能量發(fā)送模塊以無線方式傳輸給LED照明模塊，線圈間的介質(zhì)為空氣。控制模塊中通過按鍵方式對電壓增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制發(fā)送能量的大小從而達(dá)到對接收模塊中LED的亮暗進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能。

　　硬件電路總框圖

　　單元電路設(shè)計原理

　　能量發(fā)送模塊

　　工作原理：首先通過LM393雙電壓比較器產(chǎn)生三角波并進(jìn)行電壓比較，產(chǎn)生一個合適的頻率的控制信號，再通過IRF540N采用E類功率放大對功率進(jìn)行放大最后通過LC并聯(lián)諧振將能量發(fā)送出去；其中通過K1控制總電壓電壓增益從而控制發(fā)送能量的大小。

　　能量接收模塊

　　工作原理：由LC并聯(lián)諧振負(fù)責(zé)能量接收，經(jīng)過全橋整流電路形成直流電壓，從而對LED進(jìn)行供電。

　　電流采樣電路模塊

　　工作原理：電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再接AD轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號，然后經(jīng)過LM358進(jìn)行電壓放大。

　　單片機(jī)模塊

　　單片機(jī)主控模塊是以芯片AT89S52為主的最小系統(tǒng)板，是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)過程中使用的學(xué)習(xí)板，它擁有優(yōu)異的性價比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗的顯著優(yōu)點，完全滿足所需。

　　AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

　　TLC549是采用IinCMOSTM技術(shù)并以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行A／D7芯片，可與通用微處理器、控制器通過I／O CLOCK、CS、DATA OUT三條口線進(jìn)行串行接口。TLC549具有4MHz的片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長為17μs，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40000次 /s?？偸д{(diào)誤差最大為±0．5LSB，典型功耗值為6 mW。TLC549采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其VREF-接地時，（VREF+）-（VREF-）≥1 V，故可用于較小信號的采樣，此外，該芯片還單電源3～6v的供電范圍。總之，TLC549具有控制口線少，時序簡單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價格便宜等特點，適用于低功耗袖珍儀器上的單路A/D采樣，也可將多個器件并聯(lián)使用。

　　原理接線圖

　　名稱引腳功能定義：1Vref+輸入，電壓為+2 5 v基準(zhǔn)電壓 。2ANIN輸人，信號輸人，由主板上的JK。3輸人0～+2.5V電壓，3Vref-輸人，負(fù)基準(zhǔn)電壓，接主板地。4GND地管腳。5CS輸入，片選，轉(zhuǎn)換及輸出控制接下載板P2.0。6DOUT輸出，串行移位數(shù)據(jù)，接下載板P2.1。7CLK輸人，串行移位脈沖，接下載板P2.2。8VCC+5V電源引腳。

　　LCD顯示模塊

　　工作原理：液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件。

　　根據(jù)電磁感應(yīng)原理，設(shè)計了一種簡易的無線供電原型，該系統(tǒng)包括能量發(fā)送模塊和LED照明模塊。LED照明模塊包括一個帶能量接收單元和五個LED燈（每個LED的平均電流為10mA），LED照明模塊沒有外加任何電源，它的供電只能來自能量發(fā)送模塊，兩個模塊之間沒有任何導(dǎo)線連接，電能的傳輸通過感應(yīng)線圈，由能量發(fā)送模塊以無線方式傳輸給LED照明模塊，線圈間的介質(zhì)為空氣。其中，能量發(fā)送單元采用12V的直流電供電。通過對LED燈光強(qiáng)的檢測并將數(shù)據(jù)反饋給能量發(fā)送模塊，可控制發(fā)射模塊的功率。LED燈也有多級光照強(qiáng)度控制。