[发明专利]可重构振动供能物联网节点

权利要求书

1.一种可重构振动供能物联网节点，其特征在于，包括振动激励源单元、接口电路单元、能源管理单元和能量使用单元，振动激励源单元与接口电路单元之间、接口电路单元与能源管理单元之间、能源管理单元与能量使用单元之间采用机械卡槽相互连接固定并通过电气顶针结构实现电气连接，其中：

振动激励源单元，用于根据现实环境中的加速度数据模拟还原现场振动，并在振动激励下产生交流电压或波动电压；

接口电路单元，用于将交流电压或波动电压转换为直流电压；

能源管理单元包括DC-DC降压转换器、储能电容器和电子比较器，其中：

DC-DC降压转换器，用于将接口电路单元或储能电容器输出的直流电压转换为稳定的输出电压供给能量使用单元，DC-DC降压转换器向能量使用单元提供用于指示稳定输出电压可用性的电压上电信号P_start和电压断电信号P_close，其中，电压上电信号P_start由DC-DC降压转换器输出的稳定的输出电压的上升沿触发，电压断电信号P_close由DC-DC降压转换器输出的稳定的输出电压的下降沿触发；

由接口电路单元输出的直流电压为储能电容器充电；

电子比较器的输入为参考电压信号V_ref以及储能电压信号，由分压电阻网络对所述储能电容器的输出电压进行采样分别生成该参考电压信号V_ref以及储能电压信号；电子比较器依据储能电容器内存储的能量，用于向能量使用单元提供指示能量存储水平信息的能级指示信号P_good和能级指示信号P_sleep，其中，能级指示信号P_good表示储能电容器已储存了足够的能量，随着电子比较器输出的上升沿到来；能级指示信号P_sleep表示储能电容器的储能水平告急，随着电子比较器输出的下降沿到来；通过调整电阻网络中相应电阻的阻值，调整能级指示信号P_good和能级指示信号P_sleep的触发阈值；

能量使用单元依据电压上电信号P_start、电压断电信号P_close、能级指示信号P_good和能级指示信号P_sleep进行能量敏感的任务调度；能级指示信号P_good反映真实储能设备中能量级别的指示信号，确保最耗电的不可分割软件操作能顺利执行；能级指示信号P_sleep对能量使用单元发出提醒，能量使用单元应采取紧急措施及时保存关键数据，然后进入超低功耗深度睡眠模式。

2.如权利要求1所述的一种可重构振动供能物联网节点，其特征在于，所述振动激励源单元包括根据现实环境中的加速度数据模拟还原现场振动的激振器以及在激振器的振动激励下产生交流电压或波动电压的压电换能器，其中：

激振器采用商业便携式共振扬声器，压电换能器由圆形低成本的压电蜂鸣器制成，压电蜂鸣器的中心粘结了一个中心质量块，压电蜂鸣器的边缘固定在共振扬声器的移动部分上；

当共振扬声器的移动部分受到振动时，压电蜂鸣器的压电结构发生变形，给定特定的压电结构后，通过调整中心质量块的重量来调整谐振和通带。

3.如权利要求1所述的一种可重构振动供能物联网节点，其特征在于，所述接口电路单元包括接口电路及用于交流-直流变换的低损耗全波桥式整流器，其中，接口电路作为独立的单元模块，低损耗全波桥式整流器与所述DC-DC降压转换器集成于稳压器集成芯片中。