[发明专利]一种能量采集装置

说明书

技术领域

本发明属于采集电路领域，尤其涉及一种能量采集装置的改进。

背景技术

近年来，随着物联网技术和无线传感网络的发展，各种类型的传感器件得到越来越广泛的使用，而传感器的供能问题是限制传感器应用范围的主要因素之一。传统的使用电池的传感器具有以下缺点：电池的寿命有限，定期更换电池会对无线传感网络的维护造成不便；在某些特定场合和极端条件下无法更换电池；仿生学的生物植入器件会造成化学不稳定性和容易感染等问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种能够从周围环境中获取能力并存储起来的一种能量采集装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括双调谐阻抗变换网络、整流电路、放大电路、控制模块、比较电路、能量存储电路、电能瞬间释放电路、传感器收发节点和记忆电路，其特征在于：所述的双调谐阻抗变换网络、整流电路、放大电路、控制模块、比较电路、能量存储电路、电能瞬间释放电路、传感器收发节点和记忆电路依次相连。

作为一种优选方案，所述控制模块为单片机；单片机能够实现本发明的控制需求。

本发明有益效果。

本发明公开了一种双调谐阻抗变换网络，通过使阻抗变换网络的初级回路和次级回路都达到谐振状态来降低自身能量损耗的同时，对天线和负载电路进行了阻抗匹配，从而使系统的功率传输效率达到最大，并采用电能瞬间释放电路为负载供电。这种双调谐阻抗变换网络能够提高天线与负载电路之间的功率传输效率和能量存储电路的充电效率；电能瞬间释放电路可以将储能电容中的电能在短时间内释放，能够驱动无线传感器收发节点正常工作。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括双调谐阻抗变换网络、整流电路、放大电路、控制模块、比较电路、能量存储电路、电能瞬间释放电路、传感器收发节点和记忆电路，其特征在于：所述的双调谐阻抗变换网络、整流电路、放大电路、控制模块、比较电路、能量存储电路、电能瞬间释放电路、传感器收发节点和记忆电路依次相连。

所述控制模块为单片机；单片机能够实现本发明的控制需求。

电能瞬间放电电路是将储能电容储存的电能瞬间释放出去，以较高的功率传输效率为负载供电。它由单端反激式升压电路和脉冲信号发生器组成。

射频主动供能无线传感系统由双调谐阻抗变换网络、整流电路、能量存储电路、电能瞬间释放电路和无线传感器收发节点组成。无线传感系统的接收天线在接收到基站发射的射频电磁波后，通过双调谐阻抗变换网络以高功率传输效率传递给整流电路，整流电路将射频电磁波能量转化为直流电能并存储在能量存储电路中。当能量存储电路中的电能累积到一定水平后，通过电能瞬间释放电路将能量存储电路中的电能瞬间释放出来，从而驱动无线传感器收发节点正常工作。

在阻抗变换网络达到双谐振状态时，系统的功率传输效率η只与负载的阻抗RL以及次级线圈与初级线圈的匝数比有关。在负载的阻抗为一定值的条件下，要想提高阻抗变换网络的功率传输效率就要使次级线圈与初级线圈的匝数比n等于1。在阻抗变换网络达到双谐振状态时，由于C2和L2受分布参数的影响较大，一般不再变动C2、L2值，而是通过提高负载阻抗RL的方法来使系统达到阻抗匹配的状态。这时的功率传输效率实际上只与负载阻抗RL有关，由可知在一定范围内，阻抗变换网络的功率传输效率η会随着RL的增大，但是由于分母存在RL的平方项，因此η不会一直增大，而是在达到一个最大值之后随着RL的继续增大而减小。这个过程的物理意义是对于整个双调谐阻抗变换网络来说，首先调节阻抗变换网络的参数使它的初级回路和次级回路都达到谐振状态，之后在保持其他参数不变的情况下，调节负载阻抗使阻抗变换网络达到阻抗匹配的状态，这时系统的功率传输效率达到最大。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。