[发明专利]一种多输入的压电振动能采集电路

说明书

本发明公开了一种多输入的压电振动能采集电路，特点是包括多个压电采集模块、电感、第一二极管、第二二极管、储能电容和负载，压电采集模块包括压电片、第一PNP管、第一NPN管、电容、第二NPN管和第二PNP管；优点是可以对多个压电源进行采集，当压电换能器产生的交流电信号相位差较大时，所提出的电路可以采用分时复用的工作模式逐个从压电换能器提取能量，当压电换能器产生的交流电信号相位差较很小甚至同相位时所提出的电路还可以进入同步提取模式，从多个压电换能器同时提取能量，而且，分时复用和同步提取两种工作模式可以根据具体的应用环境自动切换，且无需额外控制电路。

技术领域

本发明涉及一种能量采集电路，尤其是一种多输入的压电振动能采集电路。

背景技术

振动能是环境中广泛存在的一种能源，通过收集环境中的振动能来为低功耗的无线传感网络节点供电，可以有效延长节点的使用寿命，目前常见的压电能量收集电路主要是针对单一悬臂梁结构设计的；然而实际的应用场景中，一个振动源往往可以装置多个压电换能器，以便获取更多的能量，现有的采用多个压电换能器同时采集振动能的电路结构中主要采用分时复用的方法来解决电感共享使用的问题，整体压电采集效率并未提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种完全自供电且能量采集效率较高的多输入的压电振动能采集电路。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多输入的压电振动能采集电路，包括多个压电采集模块、电感、第一二极管、第二二极管、储能电容和负载，所述的压电采集模块包括压电片、第一PNP管、第一NPN管、电容、第二NPN管和第二PNP管，所述的压电片的一端、所述的第二NPN管的基极、所述的第一PNP管的基极、所述的第一NPN管的集电极及所述的第二PNP管的集电极连接，所述的第二NPN管的发射极、所述的第一PNP管的发射极及所述的电容的一端连接，所述的第二NPN管的集电极与所述的第二PNP管的基极连接，所述的第一PNP管的集电极与所述的第一NPN管的基极连接，所述的压电片的另一端、所述的电容的另一端、所述的第一二极管的正极及所述的第二二极管的负极连接，所述的第一NPN管的发射极、所述的第一二极管的负极与所述的电感的一端连接，所述的电感的另一端、所述的储能电容的一端及所述的负载的一端连接，所述的第二PNP管的发射极、所述的第二二极管的正极、所述的储能电容的另一端及所述的负载的另一端均接地。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置多个压电采集模块，可以对多个压电源进行采集，当压电换能器产生的交流电信号相位差较大时，可以采用分时复用的方式逐个从压电换能器提取能量，当压电换能器产生的交流电信号相位差较很小甚至同相位时，还可以从多个压电换能器同时提取能量；能量采集过程分为三个独立的过程，首先，压电片从零位移点向最大位移点移动的过程中，压电片内部的寄生电容被不断的充电，当压电片的位移达到最大时，压电片内部寄生电容上的储能也达到了最大值，此时压电采集模块中的第一NPN管或第二PNP管导通，导致电感、压电片的位移达到最大点的压电采集模块及储能电容形成一个LC谐振回路，然后压电片的寄生电容上储存的能量会通过LC谐振转移到储能电容，当压电片的寄生电容的能量释放完毕，寄生电容的电压会下降到零，此时第一NPN管或第二PNP管立马断开，电感、第一二极管、第二二极管和储能电容形成回路，电感将剩余的能量转移到负载；整个电路结构是可叠加的，即可以根据实际的应用场景增加或减少压电采集模块，以适用不同的应用场景，从而提高对压电振动能的总体采集效率。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明中压电采集模块的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。