[发明专利]一种振动能量采集与无线发射装置

摘要

一种振动能量采集与无线发射装置，基于电磁感应以及超高频电磁波传输原理，包括振动能量采集器以及能量无线发射器；振动能量采集器和能量无线发射器之间通过接口电路连接。本发明装置整体体积小，工艺简单，成本低，损耗小，易于更换与检修，适用于射频识别传感标签在变电站中的应用。本发明采用电磁感应的原理，将变压器正常运行时振动的能量转化为电能，避免了使用锂电池导致需要频繁更换的弊端；采用了无线发射能量的模式，避免了有线传输导致的成本增加，检修困难的弊端。

主权项

1.一种振动能量采集与无线发射装置，其特征在于，基于电磁感应以及超高频电磁波传输原理，包括振动能量采集器以及能量无线发射器；振动能量采集器和能量无线发射器之间通过接口电路连接；所述振动能量采集器用于完成振动的机械能到电能的转化；所述能量无线发射器用于对前述转化得到的电能进行处理，即将电能转变为超高频信号后发送给外部设备接收装置；所述振动能量采集器由两部分机械结构组成：（1）隔板与永磁体的组合装置，永磁体置于隔板上；（2）放置有线圈的悬臂；隔板的右端、悬臂的左端分别固定在相应的PCB板上；伴随着周围环境的振动，隔板会发生上下方向的小幅度位移，就会使得悬臂上的一组线圈中的磁通量发生改变；振动能量采集与无线发射装置通过对变压器运行时自身振动能量的采集与转化，作为有源RFID标签的能量来源；能量无线发射器包括整流器、振荡器、功率放大器、带通滤波器和天线，整流器的输出端与振荡器的输入端相连，振荡器的输出端与功率放大器的输入端相连，功率放大器的输出端与带通滤波器的输入端相连，带通滤波器的输出端与天线相连；能量无线发射器将振动能量采集器采集的电能信号通过整流器进行整流、通过振荡器将直流信号转变为射频信号、通过功率放大器进行信号放大、通过带通滤波器滤波处理后，经由天线来实现能量的无线发送；振荡器采用正反馈以及多级耦合电路，以实现超高频振荡；振荡器包括十个电容和七个电阻，十个电容分别为C11、C21、C31、C41、C51、C61、C71、C81、C91和C10，七个电阻分别为R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7；电容C11、电阻R1、 电容C21首尾串联；电容C21和电阻R2首尾串联；电阻R3和电容C41并联；电容C51和电容C61串联，电容C81和 电容C91串联后和电阻R6并联，电容C71和电阻R6串联，电阻R4、电阻R5、和电容C10串联后与电容C31并联，电阻R7接于电容C81和 电容C91之间；振荡器内部存在一个正反馈放大器，正反馈放大器包括电阻R4、电容C51、电容C11、电阻R1、电容C21和电阻R2；振荡器通过该电路实现正反馈以及多级耦合；通过振荡器的多级耦合谐振的作用使得输出的振荡频率可以到达超高频的频段以满足需求；同时由于正反馈以及多级耦合，使得能量在传递过程中的损耗被降低。