一種磁電自供電無線傳感器的製作方法

2023-10-30 07:31:37 2

專利名稱：一種磁電自供電無線傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種矩形杆式磁電複合換能器，尤其涉及一種磁電自供電無線傳感
O
背景技術：
近年來，應用於各個領域的自供能技術得到迅速的發展，利用多種不同的自供能技術可以把周圍環境中的能量轉化為電能，實現對各種負載供電。其中，實現無線傳感網絡自供電的研究是當前一大熱點。已被國內外報導的能量採集方式有太陽能、溫度變化(溫差)、人體運動能量、壓電、磁電等，而空間電磁場存在於自然界的各個角落，是無線傳感網絡的潛在能量源。磁電換能器是由磁致伸縮材料和壓電片通過不同形狀的彈性基底粘結而成。在交變磁場激勵下，磁致伸縮材料發生應變，帶動彈性基底振動，彈性基底通過粘接層帶動壓電片振動，利用壓電材料的壓電效應產生電荷，實現磁場能向電能的轉換。在弱磁場激勵下， 具有單個磁電複合單元的換能器輸出微弱，作為儲能用的超級電容電壓很低，無法直接對無線傳感器及自身管理電路供電。

發明內容
本發明就是針對上述問題，提供一種提高儲能電容的輸出功率的磁電自供電無線傳感器。為達到以上目的，本發明採用如下技術方案，本發明包括磁電換能器，電能存儲電路，控制電路，傳感單元，處理器和發射模塊，其結構要點在於電能瞬間放電電路的負載是由傳感器元件、數據處理器和通信單元三部分組成，傳感元件根據選用的是溫溼度傳感器。發明的有益效果採用矩形杆式磁電換能器雙電源供電，主發電源產生的電量存儲在超級電容中， 而輔助發電源為外圍控制電路供電，產生連續脈衝串(Burst)觸發信號控制電能瞬間放電電路工作。


圖1是無線傳感系統框圖。
具體實施例方式本發明包括磁電換能器，電能存儲電路，控制電路，傳感單元，處理器和發射模塊， 電能瞬間放電電路的負載是由傳感器元件、數據處理器和通信單元三部分組成，傳感元件根據選用的是溫溼度傳感器。磁電換能器的PZTl作為主發電源，PZT2作為輔助發電源，在交變磁場激勵下，主發電源的輸出經過阻抗匹配和整流之後存儲在容量為1.5F的超級電容Cst裡，輔助發電源
3的輸出則存儲在電容CO中，超級電容電壓積累到預設的門限電壓(0.4V)時，CO中的電量驅動電壓監測電路輸出高電平信號，Burst信號發生電路工作，產生觸發脈衝串驅動電能瞬間放電電路工作，對超級電容Cst進行瞬間放電，提高超級電容的放電功率，滿足無線傳感器的工作需要。 電源管理電路中儲能電容採用1. 5F超級電容，取變壓器匝數比為np/ns = 10/90， 電能瞬間放電電路的負載取500 Ω，burst觸發信號的頻率為30kHz，模擬開關S選用 ADG801晶片，它是一種低功耗的常開模擬開關，當控制信號變成高電平時導通，當超級電容充電至0. 4V時，啟動電路直接對負載放電，在Burst觸發信號的低電平到來時，變壓器開始對負載進行放電，Burst觸發信號的高電平時，放電截止，變壓器原邊繞組開始充電，加上 IuF的濾波電容後，負載兩端的直流輸出電壓為5. 8V。
權利要求
1.一種磁電自供電無線傳感器，包括磁電換能器，電能存儲電路，控制電路，傳感單元， 處理器和發射模塊，其特徵在於電能瞬間放電電路的負載是由傳感器元件、數據處理器和通信單元三部分組成，傳感元件根據選用的是溫溼度傳感器。
2.根據權利要求1所述一種磁電自供電無線傳感器，其特徵在於磁電換能器的PZTl作為主發電源，PZT2作為輔助發電源，在交變磁場激勵下，主發電源的輸出經過阻抗匹配和整流之後存儲在容量為1. 5F的超級電容Cst裡，輔助發電源的輸出則存儲在電容CO中。
3.根據權利要求1所述一種磁電自供電無線傳感器，其特徵在於電源管理電路中儲能電容採用1. 5F超級電容，當控制信號變成高電平時導通，當超級電容充電 至0. 4V時，啟動電路直接對負載放電，在Burst觸發信號的低電平到來時，變壓器開始對負載進行放電， Burst觸發信號的高電平時，放電截止，變壓器原邊繞組開始充電。
全文摘要
一種磁電自供電無線傳感器，本發明涉及一種矩形杆式磁電複合換能器，本發明提供一種提高儲能電容的輸出功率的磁電自供電無線傳感器。本發明包括磁電換能器，電能存儲電路，控制電路，傳感單元，處理器和發射模塊，其結構要點在於電能瞬間放電電路的負載是由傳感器元件、數據處理器和通信單元三部分組成，傳感元件根據選用的是溫溼度傳感器。
文檔編號H02J7/00GK102457105SQ20101051593
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月21日 優先權日2010年10月21日
發明者劉海瑤 申請人:劉海瑤