[发明专利]一种基于声表面波传感器的自供能传感系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于声表面波传感器的自供能传感系统，其特征在于，所述基于声表面波传感器的自供能传感系统包括：

能量收集系统，与信号处理及射频能量控制电路连接，用于将周围能量的振动能量和射频能量转换为稳定电能驱动传感器工作，并利用传感器通过天线将传感器检测的信号传输给信号处理及射频能量控制电路；

信号处理及射频能量控制电路，与云端数据库连接，用于将传感器传输的信号进行一系列处理，传入信号处理及射频能量控制电路的微控制器；微控制器一方面，在振动能量不足却需要传感器工作时，控制信号处理及射频能量控制电路的射频能量发射器发射射频能量，供能量收集系统采集能量；另一方面，微控制器获得传感器信息后，上传至云端数据库；

云端数据库，用于将云端数据与智能终端进行交互。

2.如权利要求1所述的基于声表面波传感器的自供能传感系统，其特征在于，所述能量收集系统包括：

振动能量收集器，与能量管理电路连接，用于收集周围的振动能量；

射频能量收集器，与能量管理电路连接，用于将电能在发射端通过天线转为电磁波，在接受端通过天线将电磁波再转为电能；

能量管理电路，与传感器工作电路连接，用于将所收集到的交变、高频、不稳定的电能通过整流、存储、稳压处理后变为直流、稳定的能供传感器使用的电能；

传感器工作电路，将传感器的传感信息转换为振荡信号，通过天线传播至微控制器。

3.如权利要求2所述的基于声表面波传感器的自供能传感系统，其特征在于，射频能量收集器采用射频能量收集器超材料天线；所述射频能量收集器超材料天线采用超材料的开口谐振环，作为能量收集单元；所述射频能量收集器超材料天线的基底采用聚四氟乙烯玻璃纤维增强材料Rogers Duroid RT5880，开口谐振环采用金Au材料。

4.如权利要求2所述的基于声表面波传感器的自供能传感系统，其特征在于，振动能量收集器包括：

质量块带动压电材料弯曲，将振动能量转为电能的压电效应部件；

质量块运动带动线圈在磁棒提供的磁场中运动，线圈中磁通量发生变化，产生电能的电磁感应部件；

所述压电效应部件和电磁感应部件均与能量管理电路电连接。

5.如权利要求2所述的基于声表面波传感器的自供能传感系统，其特征在于，能量管理电路由交流-直流整流器、MPPT变换器、能量存储电路及稳压电路；

所述交流-直流整流器，与MPPT变换器连接，用于将能量收集器所收集的交流电整流为直流电；该交流-直流整流器由四个二极管构成；

所述MPPT变换器，与能量存储模块连接，该MPPT变换器由电感L1、电容C1、二极管D5、MOS管Q、电阻R1及MPPT控制电路组成；电感L1用于阻挡交流电整流后的直流电含有的交流分量进行滤波；电容C1用于对直流电源上的交流成分滤除；二极管D5用于保证电流方向；电阻R1用于将电路中的电流信号变为电压信号供MPPT控制电路使用；MPPT控制电路由微控制器TIMSP430和可编程脉冲输出芯片LTC6906组成，该MPPT控制电路输入端为R1两端电压信号，输出端为PWM信号；MPPT用于使输入源工作在MPPT的最大功率点附近，使能量收集器能够输出更多电能，将整流器的直流电有效地贮存在超级电容中，以供传感器使用；MOS管Q用于根据MPPT控制电路所输出的PWM信号调节MPPT变换器的输出功率，Q为MPPT变换器的执行元件；

能量存储电路，与稳压电路连接，用于为电路的储能，所述能量存储电路由超级电容组成；

所述稳压电路由稳压器LTC1877及芯片周围外部元件组成；所述稳压电路与传感器工作电路连接。