[发明专利]一种复合能源采集器及传感集成微系统

说明书

本发明公开了一种复合能源采集器，涉及微能源技术领域，解决了现有单一的能源采集器输出功率低、能量转换效率有限的问题，其技术方案要点是：包括顶层PCB支撑板、底层PCB支撑板以及弹性支撑体，弹性支撑体两端分别与顶层PCB支撑板、底层PCB支撑板连接；顶层PCB支撑板与底层PCB支撑板之间设有压电能源采集器、摩擦能源采集器；压电能源采集器呈拱桥型，且两端与底层PCB支撑板固定；摩擦能源采集器布设在底层PCB支撑板表面，且位于压电能源采集器的两端之间；顶层PCB支撑板表面设有与压电能源采集器凸面起接触挤压作用的凸出支撑板，能够提高能源采集器的输出功率，同时提高了能量转换效率，为较大功率的电子器件进行供电，具有更广阔的应用场景。

技术领域

本发明涉及微能源技术领域，更具体地说，它涉及一种复合能源采集器及传感集成微系统。

背景技术

传感器作为我们日常生活和工业生产中常用的一种仪器，有功率低、电路简单、携带方便等优点。传感器可以感应其周围环境的某些特征，基于传感器的便携式电子设备和智能传感网络已经广泛用于许多领域。

目前，传统的传感微系统大多数由电池供电，但是电池的使用寿命有限，而且废电池易污染环境以及严重影响人体健康。随着智能化电子设备的小型化和低功耗的发展，电子器件的耗电量已经从毫瓦(mW)量级减小到微瓦(uW)级，所以从环境中获取能量为传感器、便携电子设备供电成为了一种理想且可行的解决方案。

现有已经报道过的用来采集能量的机制有热电效应、光电效应、电磁效应、压电和摩擦电效应。但均使用单一的能源采集机制制作的能源采集器，输出功率低、能量转换效率有限。因此，如何研究设计一种复合能源采集器及传感集成微系统是我们目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合能源采集器，能够提高能源采集器的输出功率，同时提高了能量转换效率，为较大功率的电子器件进行供电，具有更广阔的应用场景。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种复合能源采集器，包括顶层PCB支撑板、底层PCB支撑板以及弹性支撑体，弹性支撑体两端分别与顶层PCB支撑板、底层PCB支撑板连接；

所述顶层PCB支撑板与底层PCB支撑板之间设有压电能源采集器、摩擦能源采集器；

所述压电能源采集器呈拱桥型，且两端与底层PCB支撑板固定；

所述摩擦能源采集器布设在底层PCB支撑板表面，且位于压电能源采集器的两端之间；

所述顶层PCB支撑板表面设有与压电能源采集器凸面起接触挤压作用的凸出支撑板。

优选的，所述压电能源采集器包括依次叠设的上绝缘薄膜、压电上电极、压电薄膜、压电下电极、下绝缘薄膜，压电上电极与上绝缘薄膜固定，压电下电极与下绝缘薄膜固定。

优选的，所述凸出支撑板与上绝缘薄膜的凸面顶端固定连接。

优选的，所述摩擦能源采集器包括依次设置的摩擦下电极、摩擦材料层、摩擦上电极，摩擦下电极与底层PCB支撑板表面固定，摩擦材料层涂抹在摩擦下电极朝向摩擦上电极的表面；所述摩擦上电极呈拱桥型，且与压电能源采集器的凹面固定。

优选的，所述底层PCB支撑板设有两个与压电能源采集器的两端一一对应的垫板，压电能源采集器的端部与相应的垫表面固定连接；所述凸出支撑板厚度不小于垫板的厚度，垫板与凸出支撑板的总厚度小于弹性支撑体的高度。

优选的，所述弹性支撑体为导电体，弹性支撑体两端分别与顶层PCB支撑板、底层PCB支撑板的电路电性连接。

优选的，所述弹性支撑体为弹簧。