УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ ЗАРЯДКИ ШАХТНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройству беспроводной зарядки шахтной электроники и может быть использована во взрыво- и искроопасных условиях, например в горно-шахтной промышленности.
Известно устройство беспроводной зарядки шахтной электроники по патенту DE 102006057992, опубликованному 12.06.2008. Данное устройство содержит на питающей стороне катушку для бесконтактной передачи энергии катушке устройства-потребителя, соединенной с первым входом AC/DC преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом контроллера, выход AC/DC преобразователя связан с аккумуляторной батареей, служащей для питания нагрузки. Недостатком такого устройства является неуправляемость процесса заряда-разряда аккумуляторной батареи ввиду неуправляемой работы питающей катушки и отсутствия информационной связи между питающей стороной и устройством-потребителем.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в том, чтобы улучшить управление процессом заряда-разряда аккумуляторной батареи вследствие введения контроля данного процесса и управления работой питающей катушки.
Поставленная задача решена тем, что устройство беспроводной зарядки шахтной электроники, как и прототип, содержит на питающей стороне катушку для бесконтактной передачи энергии катушке устройства-потребителя, соединенной с первым входом AC/DC преобразователя, второй вход которого соединен с первым выходом контроллера, выход AC/DC преобразователя связан с аккумуляторной батареей, служащей для питания нагрузки. В отличие от прототипа, питающая сторона дополнительно снабжена контроллером питания, драйвером, модулятором и демодулятором, причем вход катушки связан через драйвер с первым выходом контроллера питания и через модулятор - со вторым выходом контроллера питания, вход которого через демодулятор соединен с выходом катушки. Устройство-потребитель дополнительно снабжено модулятором и демодулятором, причем выход катушки через демодулятор связан со входом контроллера, второй выход которого через модулятор соединен со входом катушки. Решению технической задачи способствует и то, что питающая сторона дополнительно снабжена устройством визуализации, вход которого соединен с третьим выходом контроллера питания.
Сущность полезной модели иллюстрируется блок-схемой устройства беспроводной зарядки шахтной электроники.
Устройство беспроводной зарядки содержит питающую сторону 1 и устройство-потребитель 2, размещенные в прочных корпусах 3 и 4 соответственно.
Питающая сторона 1, выполненная на основе контроллера питания 5, включает AC/DC преобразователь 6, драйвер 7, катушку 8, устройство визуализации 9, модулятор 10 и демодулятор 11. AC/DC преобразователь 6, размещенный во взрывозащищенном корпусе 12 и подключенный к внешнему источнику сетевого напряжения, соединен первым выходом с драйвером 7, вторым выходом - со вторым входом контроллера питания 5. Вход катушки 8 связан через драйвер 7 с первым выходом контроллера питания 5 и через модулятор 10 - со вторым выходом контроллера питания 5, первый вход которого через демодулятор 11 соединен с выходом катушки 8. Устройство визуализации 9 своим входом связано с третьим выходом контроллера питания 5.
Устройство-потребитель 2, выполненное на основе контроллера 13, включает катушку 14, AC/DC преобразователь 15, модулятор 16, демодулятор 17, аккумуляторную батарею 18 и нагрузку 19. Выход катушки 14 через демодулятор 17 соединен со входом контроллера 13 и с первым входом AC/DC преобразователя 15, второй вход которого связан с первым выходом контроллера 13. Второй выход контроллера 13 через модулятор 16 соединен со входом катушки 14. AC/DC преобразователь 15, содержащий стабилизатор (на чертеже не показан), связан с аккумуляторной батареей 18, соединенной с нагрузкой 19. Нагрузка 19 включает электронику переносного беспроводного устройства, управляемую контроллером (на чертеже не показан).
Работа устройства беспроводной зарядки шахтной электроники осуществляется следующим образом. Сетевое переменное напряжение для придания ему искробезопасных свойств поступает с внешнего источника на AC/DC преобразователь 6. Затем драйвер 7, управляемый контроллером питания 5, коммутирует ключи по заданному алгоритму для корректировки работы катушки 8, которая включается, выключается или генерирует электромагнитную энергию определенного уровня мощности.
Переменное напряжение, наведенное в катушке 14, преобразуется в постоянное AC/DC преобразователем 15, поддерживается в заданных пределах стабилизатором, и поступает на аккумуляторную батарею 18, электрически соединенную с нагрузкой 19.
Контроллер питания 5 передает команды устройству-потребителю 2 через модулятор 10, изменяющий параметры несущего сигнала передающей катушки 8. Модулированный сигнал принимается катушкой 14. Модулированная составляющая отделяется демодулятором 17 от несущей составляющей сигнала и передается контроллеру 13, который обрабатывает и передает информационные команды. Информация о том, подключилось ли устройство-потребитель 2 к питающей стороне 1, а также значения параметров, характеризующих процесс заряда-разряда аккумуляторной батареи 18, передаются контроллером 13 последовательно через модулятор 16, катушку 14, катушку 8 и демодулятор 11 на контроллер питания 5. Контроллер питания 5 отправляет данную информацию для отображения на устройстве визуализации 9.
Возможен вариант беспроводной зарядки нагрузки от переносной аккумуляторной батареи. В этом случае логика передачи энергии и/или данных от аккумуляторной батареи к нагрузке аналогична логике передачи энергии и/или данных от питающей стороны к устройству-потребителю.
Введение на питающей стороне модулятора, демодулятора и контроллера питания, причем контроллер питания через модулятор связан со входом катушки и через демодулятор - с выходом катушки, и введение на стороне устройства-потребителя модулятора и демодулятора, причем контроллер через модулятор связан со входом катушки и через демодулятор - с выходом катушки, а также снабжение питающей стороны средством визуализации, позволяет контролировать процесс заряда-разряда аккумуляторной батареи.
Введение на питающей стороне драйвера, через который введенный контроллер питания связан со входом катушки, позволяет управлять работой данной катушки.
В целом это улучшает управление процессом заряда-разряда аккумуляторной батареи.