[发明专利]一种微能量采集电路和微能量采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及电学领域，特别是传感器领域的一种微能量采集。

背景技术

目前的传感器主要分为两大类，一类为外部有源供电和有线传输数据；另 一类为外部有源供电和无线传输数据。这两类传感器都需要外部供电，而第一 类传感器还需要有线发送数据。目前的传感网络大都采用第一类有线传输数据， 并需要提供外部电源。因此需要耗费大量的布线成本，以及人工维护成本。目 前网上也有提到过无源电路设计方案，但其没有触发延时电路和开关电路，增 加了出错的风险；其次，其数据传输时间间隔较大，所需要的温差在10摄氏度 左右，而且工作电路对控制器的启动干扰较大，工作不稳定。

发明内容

本发明提出一种微能量采集电路，以解决传感器节点的自供电问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种微能量采集电路，其包括依次通过电信号连接的微能量采集模块、升压 电路、能量储存电路、开关电路、电平转换电路、控制芯片和传感器；所述升 压电路的输出端还与所述开关电路电路连通，所述开关电路根据所述升压电路 预设的电压阈值控制所述能量储存电路与所述控制芯片的断开与闭合。

本发明引入一块TEG(ThermoelectricGenerator)，其作用是能从环境温差中采 集能量，并转化为电压。并且在TEG的输出端接入一块升压电路，使得原来TEG 产生的微小电压被放大到可以让后端电路正常工作。升压电路后端接入一个能 量储存电路，其作用是储存电量。同时，升压电路也会连接到一个开关电路， 只有当能量储存电路两端的电压上升到达设定的阈值电压时，开关电路打开， 能量储存电路开始给后端电路供电。当能量储存电路两端的电压没有到达阈值 电压时，开关电路关闭，整个系统一直处于充电蓄能状态。

优选地，所述升压电路包括能源收集电源管理芯片BQ25504或BQ25505系 列。

优选地，所述能量储存电路为超级电容；更优选地，所述超级电容的容量为 0.5F-10F；在本发明的最佳实施例中，所述超级电容的容量为3.3F，额定电压为 2.7V。

优选地，其进一步包括触发电路，所述触发电路的输入端与所述开关电路的 输出端连通，所述触发电路的输出端与所述控制芯片的使能触发端连接。

优选地，所述触发电路的输出端串联一延时电阻、并联一延时电容后，与所 述控制芯片的使能触发端连接。

优选地，其进一步包括与所述控制芯片连接的信号无线收发模块。

本发明还提出一种微能量采集方法，其包括一开关电路，具体步骤包括：

步骤一：微能量采集模块采集到超过阈值V0的电压，并通过输出端将该电 压信号输送至升压电路；

步骤二：所述升压电路的输出端对一超级电容充电，所述超级电容的输出 端连接所述开关电路；

步骤三：所述超级电容的电压上升至所述升压电路的预设电压阈值V1后， 所述升压电路的使能端发送高电平至所述开关电路的使能端，使开关电路 闭合，所述超级电容的输出端开始对后端电路供电；所述超级电容的电压 低于所述升压电路的预设电压阈值V2时，所述开关电路断开，所述超级电 容处于充电状态。

优选地，该方法进一步包括一延时触发电路，所述步骤三中的超级电容的输 出端开始对后端电路供电时，通过一延时触发电路与控制芯片的使能端连接。

本发明的微能量采集电路和微能量采集方法为一种无源无线信号采集电路 及其方法，配合其微能量采集方法，适用于温度、湿度、应力等传感器信号的 采集；无需外部供电，该电路就可以从大于4摄氏度的环境温差中采集能量， 并持续地自供电驱动模块工作，将采集到的温度，湿度，应力等数据无线发送 出来。即使有时环境温差不稳定，小于4摄氏度，整个系统模块可以消耗原先 超级电容所存储的电能，继续维持整个系统工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例的电路模块图；

图2为本发明优选实施例的升压电路结构示意图；