4天3夜的電子大賽結(jié)束了，今年應(yīng)該還不錯(cuò)

ID:70976 · 發(fā)表于 2014-12-27 14:29

今年電子大賽8月12日早上7點(diǎn)半到15日晚上結(jié)束，4天3夜，我們學(xué)校有11組學(xué)生參賽，4組大三，7組大二，其中4組大三學(xué)生選C題：鎖定放大器的設(shè)計(jì)，此題與2012年微弱信號檢測類似，當(dāng)年我們學(xué)校有3只隊(duì)伍選擇做此題，獲一個(gè)湖北省二等獎(jiǎng)，一個(gè)三等獎(jiǎng)，有一定的基礎(chǔ)，有1組大二學(xué)生選擇D題：帶嘯叫檢測與抑制的音頻功率放大器，剩下的6組學(xué)生選擇F題：無線電能傳輸裝置，我指導(dǎo)這6組學(xué)生，壓力山大啊，此題看起來簡單，但是實(shí)則非常難。

我們首先查到的方案就是網(wǎng)上應(yīng)用最多的方案，頭兩天就是用的這些方法
方案1

555產(chǎn)生方波然后驅(qū)動(dòng)NMOS管，讓C5 C6與L1組成的振蕩電路將能量發(fā)送出去
方案2

這個(gè)是通過CD4069產(chǎn)生1Mhz的方波來驅(qū)動(dòng)NMOS管讓C4 與L1組成的振蕩電路將能量發(fā)送出去

方案3

這個(gè)是通過CD4011產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波來驅(qū)動(dòng)NMOS管讓C8 與L1組成的振蕩電路將能量發(fā)送出去
方案4

這個(gè)是通過CD4011產(chǎn)生560khz的方波來驅(qū)動(dòng)NMOS管讓C4與L1組成的振蕩電路將能量發(fā)送出去

      上述4種方案都是產(chǎn)生固定頻率或者可調(diào)頻率的方波來驅(qū)動(dòng)NMOS，讓電感與電容并聯(lián)電路振蕩，發(fā)送能量。我們實(shí)驗(yàn)了方案1與方案4，調(diào)試方法非常復(fù)雜，效果不行。
      具體調(diào)試方法是繞制空心電感并聯(lián)一個(gè)104的電容然后用信號發(fā)生器輸方波來控制NMOS通斷，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，使得15V電源的電流最小，這時(shí)候繞制的空心電感和電容產(chǎn)生了諧振，發(fā)送端就調(diào)試好了，接著調(diào)試接收端，接收端帶上20歐姆的負(fù)載，然后更換不同電容，使得接收端上的電壓最大，這樣發(fā)送端和接收端就達(dá)到了共振，產(chǎn)生了最大的傳輸效果。接下來就用方波發(fā)生器替代信號發(fā)生器。
      此種方法看起來可行，實(shí)則行不通，因?yàn)榘l(fā)射端和接收端相互影響，且共振點(diǎn)很容易偏離，稍微動(dòng)一下空心電感就會(huì)出現(xiàn)偏離現(xiàn)象，并且接收端需要大容量可調(diào)電容，調(diào)節(jié)此可調(diào)電容找到共振電容，非常難。此類方案完全不可行。
      我們又找到了另外一種方案，方案5

      網(wǎng)上查到的介紹為：無線充電器主振電路采用2 MHz有源晶振作為振蕩器。有源晶振輸出的方波，經(jīng)過二階低通濾波器濾除高次諧波，得到穩(wěn)定的正弦波輸出，經(jīng)三極管13003及其外圍電路組成的丙類放大電路后輸出至線圈與電容組成的并聯(lián)諧振回路輻射出去．為接收部分提供能量。這種方案也是鬼扯蛋，首先發(fā)射端就需要調(diào)節(jié)C7與2MHz的有源晶振匹配起來，這個(gè)就非常難，且有源晶振供電5V輸出的方波最大是3.3V，有點(diǎn)推不動(dòng)三極管，并且還要專門準(zhǔn)備將15V降為5V給有源晶振供電，發(fā)發(fā)論文騙騙人還行，實(shí)際應(yīng)用根本行不通。
   第5種方案是使用有源晶振產(chǎn)生固定頻率的方波來驅(qū)動(dòng)大功率三極管，讓電感與電容并聯(lián)電路振蕩發(fā)送能量，理論上可行實(shí)際效果非常非常差，首先頻率固定，發(fā)射端就需要調(diào)試半天才能匹配起來，發(fā)射端匹配起來以后再和接收端匹配。
      這類方案我們調(diào)試了兩天，效果奇差，已經(jīng)過去2天，但是還沒有眉目，壓力非常大啊，第二天晚上我3點(diǎn)鐘回家洗頭洗澡，熱水器水不熱，洗完頭也沒有用電吹風(fēng)吹干頭發(fā)，由于太困就睡了，結(jié)果4點(diǎn)鐘醒來，頭痛欲裂啊，我重新將熱水器的水燒上，然后重新洗頭，洗澡，然后用電吹風(fēng)將頭吹干，頭疼稍稍緩解，然后準(zhǔn)備去指導(dǎo)學(xué)生了，結(jié)果前一天電動(dòng)車沒電了，然后只能打電話讓李銳來接，我將電動(dòng)車充上電，然后就查了下資料，國內(nèi)國外，大大小小的論壇，到處查，終于讓我查到了一個(gè)方案，就是下面的方案6，就是此方案挽救了革命，挽救了黨。
方案6

方案6，ZVS電路，工作原理也不懂，也懶得懂，看起來很高大上的感覺，也不知道行不行。
      第三天上午繪制了電路原理圖與PCB，讓學(xué)生布線然后制作出來，效果還行，下午和晚上學(xué)生進(jìn)行調(diào)試，由于器件有限，只能讓3組學(xué)生來制作了，效果都還不錯(cuò)，第三天晚上3點(diǎn)多回家，睡了一個(gè)小時(shí)睡不著了起床，有點(diǎn)感冒癥狀，吃了康必得與阿奇霉素分散片，勉強(qiáng)睡到6點(diǎn)，起床上班了。
         第四天上午11點(diǎn)半器件才到，開始量產(chǎn)，開始大規(guī)模調(diào)試，發(fā)射端的C1采用電磁爐上面的0.33UF的電容3個(gè)并聯(lián)，接收端電壓都可以到3V，然后在接收端的電感上嘗試并聯(lián)不同電容，同時(shí)觀察接收端的電壓，當(dāng)達(dá)到最大值的時(shí)候就說明接收端與發(fā)送端共振了，當(dāng)發(fā)射端的電壓為15V的時(shí)候接收端電壓可以到5V,這時(shí)候用升壓模塊對15V進(jìn)行升壓發(fā)現(xiàn)接收端的電壓開始上升，最終達(dá)到了題目要求。用示波器觀察，發(fā)現(xiàn)接收端接收到的正弦波頻率為25kHz，理論上頻率越高傳送距離越遠(yuǎn)，我就想著降低發(fā)送端的電容，原來是3個(gè)0.33UF的電容并聯(lián)，去掉一個(gè)再實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)效果反而沒有剛才好，看來理論也不靠譜，實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
         這種方案的好處就是發(fā)射端不需要匹配，連上就能用，唯一要調(diào)節(jié)的地方就是與接收電感并聯(lián)的電容，但是匹配電容也不是那么嚴(yán)格，不像前面的方案 5600PF的電容就剛剛好，多幾p少幾p都衰減得厲害，哪里能剛好找到這么大功率的連續(xù)可調(diào)的電容連續(xù)調(diào)節(jié)呢?所以不可行，大家都采用方案6進(jìn)行測試。
         第四天下午2點(diǎn)前幾乎都調(diào)試成功了，我太困了，本準(zhǔn)備回家睡個(gè)2個(gè)小時(shí)的覺然后再去指導(dǎo)學(xué)生，結(jié)果一覺睡到了晚上9點(diǎn)半，9點(diǎn)半去學(xué)校的時(shí)候發(fā)現(xiàn)幾乎都裝箱了，這在以前是絕對不可能的，以前的電子大賽凌晨兩點(diǎn)都有學(xué)生還不愿意裝箱，想再調(diào)調(diào)，今年到晚上9點(diǎn)半就只有一組大三同學(xué)還在調(diào)試，其他10組學(xué)生都已經(jīng)裝箱完畢了。
         今年用到的空心電感都是用我這個(gè)高壓鍋繞制的，剛開始用的是塑料垃圾桶繞電感，由于垃圾桶是塑料不是均勻的圓柱體，上寬下窄，繞制效果非常差，后來我拿個(gè)尺子在學(xué)校到處轉(zhuǎn)悠找20cm的圓柱體，沒找到，后來在家里到處轉(zhuǎn)悠到處找，電飯煲不行，電飯煲的內(nèi)膽不行，后來找來找去發(fā)現(xiàn)我的高壓鍋剛好直徑20CM，后來所有的空心電感都是用這個(gè)高壓鍋繞制而成的。

上圖就是繞制的堆積如山的空心電感。最終做成功的線圈采用的是1.4mm直徑的漆包線，發(fā)射端首先繞5圈然后打磨一下引出抽頭，然后接著再繞5圈，發(fā)射線圈繞好了，再繞接收線圈，也是用1.4mm的漆包線繞12圈，完成了接收線圈的繞制。為什么是12圈呢，我隨口一說，然后繞出來效果還不錯(cuò)，后來有一組同學(xué)加到16圈，效果也不明顯。
      學(xué)生腐蝕電路板一般是用三氧化鐵，為了速度快，使用鹽酸加雙氧水，怕學(xué)生自己動(dòng)手危險(xiǎn)，我親自給學(xué)生來腐蝕，結(jié)果衣服不小心粘到三氧化鐵，報(bào)廢一件T恤，一件長袖襯衣，悲劇啊，同時(shí)發(fā)現(xiàn)去年用鹽酸加雙氧水腐蝕電路板3秒就搞定，結(jié)果今年卻要20分鐘，仔細(xì)觀察原來去年的雙氧水是30%溶度的雙氧水，而今年別人送來的是3%溶度的雙氧水消毒液，難怪變慢很多。
   今年11個(gè)隊(duì)參賽，11個(gè)組都做出來了，這是前所未有的，8月15日結(jié)束，18日下午就輪到我們學(xué)校測試了，希望測試過程中不要出現(xiàn)問題，去年就是由于測試?yán)蠋熓莻€(gè)外行導(dǎo)致我們一組學(xué)生沒有出來結(jié)果，少一個(gè)三等獎(jiǎng)，今年應(yīng)該有個(gè)好成績，要是能拿11個(gè)獎(jiǎng)，那我就開心了，讓我們拭目以待吧。
      這次比賽也暴露出了學(xué)生積極性差，不聽指揮，等靠要的特點(diǎn)。
      晚上11點(diǎn)半還沒吃飯，回家吃飯去了。

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