中国矿大无线充电小车设计竞赛实录：自启动与电路详解

中国矿业大学2018-2019学年的电子设计大赛中，一组来自机电工程学院机械工程2016级的学生们挑战了一个创新项目——无线充电自启动小车（B题）。该小组由三位成员组成，他们负责设计并制作一款能在无线充电装置下自动启动的小型电动车。比赛要求他们设计一个无线充电装置，发射器需使用恒流恒压模式的直流稳压电源，电压为5V，电流不超过1A，且发射器应置于路面，而接收器则安装在小车底部，充电时间为1分钟。 在设计方案中，他们首先进行了模块论证和选择。主控板模块是关键，负责接收和处理无线信号，驱动电动车的运行。他们对比了不同类型的主控板，确保选择性能稳定、功耗低的方案。无线充电模块的选择同样重要，他们可能研究了 Qi 或其他无线充电标准，以实现高效的能量传输。 无线接收端的设计包括选择合适的无线接收模块和整流电路，以将接收到的无线电能转化为电能供小车使用。小车运动的能量存储主要依赖于超级电容器，法拉电容因其高功率密度和快速充放电特性被选为储能元件。此外，他们还需要设计DC-DC变换器，以将超级电容器的电压调整到适合电动车电机的工作范围。 电动车的电机驱动模块也是设计的核心部分，他们可能探讨了高性能电机驱动器的选择，以确保小车能够顺畅运行。同时，他们需要考虑电机控制电路的设计，包括速度控制、电流限制等功能。 电路设计阶段，小组制作了无线发送端和接收端的原理图以及相应的PCB（印刷电路板），这涉及到电磁学、信号传输和电源管理等多个领域知识。继电器的使用可能用于实现小车的启动和停止控制。 程序设计方面，他们需要编写控制算法，以便接收无线信号，根据指令控制电容充放电和电机驱动，实现小车的自主启动。测试方案包括硬件测试，如检查电路的连接和功能，以及软件测试，确保程序的稳定性和响应性。 系统调试过程中，他们进行了电容数量、发射端与接收端距离、斜坡角度等关键参数的测试，以验证系统的性能和可靠性。数据分析和问题解决是此阶段的重要环节，通过实际测试结果对设计进行优化。 最终，他们提交了一份详细的总结报告，概述了整个设计过程、遇到的问题和解决方案，以及项目的成果。参考文献反映了他们在研究过程中参考的学术资源，附录中可能包含实物照片和电路板设计图纸，展示了他们的实践成果和创新思考。 这个项目不仅考验了学生的电子设计技能，还涉及到了无线通信技术、能量转换、控制系统集成等多方面的知识，充分体现了电子工程设计的实践性和综合性。