Wsn節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，它包括微能量收集模塊、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊和電源管理模塊。微能量收集模塊包括太陽(yáng)能收集模塊、熱能收集模塊、振動(dòng)能收集模塊、電磁能收集模塊，它們的輸出端分別連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。太陽(yáng)能收集模塊用于收集并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；熱能收集模塊用于收集并將熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出；振動(dòng)能收集模塊用于收集并將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；電磁能收集模塊用于收集并將電磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出。上述微能量收集模塊分別將太陽(yáng)能、溫差能、振動(dòng)能和電磁能轉(zhuǎn)化為合適的直流電壓（電能）存儲(chǔ)進(jìn)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電源管理模塊監(jiān)測(cè)管理超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊輸出的電能，為WSN節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的工作電壓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能量收集轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，尤其是一種用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了 WSN (無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò))的快速發(fā)展。WSN以其低成本、體積小、擴(kuò)展性強(qiáng)和低能耗等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)測(cè)、城市交通等領(lǐng)域。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變了人類(lèi)與自然界的交互方式。人們可以通過(guò)WSN直接感知客觀世界，從而極大地?cái)U(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能和人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的能力。
[0003]外界環(huán)境的存在的能量包括太陽(yáng)能、熱能、振動(dòng)能和電磁能等，其中太陽(yáng)能電池可獲得的太陽(yáng)能的能量為數(shù)百mW/cm2，溫差電池獲得的熱能在數(shù)十PW/cm2數(shù)量級(jí)，壓電器件獲得的振動(dòng)能在數(shù)百KW/cm2，來(lái)自天線(xiàn)的RF能量在數(shù)百pW/cm2數(shù)量級(jí)。太陽(yáng)能只能在白天才能收集，而晚上可以通過(guò)收集熱能、振動(dòng)能和電磁能獲得電能，補(bǔ)充能量的供給。另一方面低功耗元器件的快速發(fā)展，促進(jìn)了 WSN節(jié)點(diǎn)越來(lái)越低功耗，為微能量供電系統(tǒng)的實(shí)用性奠定了一定的基礎(chǔ)。
[0004]鋰電池和超級(jí)電容是目前可循環(huán)利用的主要儲(chǔ)能元件。鋰電池的充放電次數(shù)較少，壽命短和工作溫度范圍較小。傳統(tǒng)的WSN節(jié)點(diǎn)主要采用干電池或鋰電池供電，需要定期的更換電池或充電，會(huì)造成巨大的時(shí)間浪費(fèi)和人工成本，不適合大規(guī)模應(yīng)用WSN，也從根本上限制了 WSN節(jié)點(diǎn)的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，能夠收集外界環(huán)境中存在的多種微能量，使得WSN節(jié)點(diǎn)的供電時(shí)間延長(zhǎng)；同時(shí)采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能單元，可頻繁充放電，延長(zhǎng)WSN節(jié)點(diǎn)的使用壽命。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，包括:
太陽(yáng)能收集模塊，收集并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；
熱能收集模塊，收集并將熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出；
振動(dòng)能收集模塊，收集并將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；
電磁能收集模塊，收集并將電磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出；
超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，分別與太陽(yáng)能收集模塊、熱能收集模塊、振動(dòng)能收集模塊、電磁能收集模塊的輸出端連接，存儲(chǔ)上述微能量收集模塊輸出的電能；
電源管理模塊，輸入端與超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊連接，輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)，使得超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓達(dá)到或超過(guò)電壓上閾值時(shí)，供電給WSN節(jié)點(diǎn)，超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓低于電壓下閾值時(shí)，停止給WSN節(jié)點(diǎn)供電。[0006]進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能收集模塊包括太陽(yáng)能電池、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管Dl ;太陽(yáng)能電池的輸出端連接第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管Dl的陽(yáng)極，防倒流二極管Dl的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。
[0007]進(jìn)一步地，所述熱能收集模塊包括溫差電池、電容C2、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D2 ;溫差電池的輸出端連接電容C2的一端和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C2的另一端接地，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D2的陽(yáng)極，防倒流二極管D2的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C2為小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。
[0008]進(jìn)一步地，所述振動(dòng)能收集模塊包括懸臂梁壓電陶瓷、電容C3、第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D3 ;懸臂梁壓電陶瓷的輸出端連接電容C3的一端和第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C3的另一端接地，第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D3的陽(yáng)極，防倒流二極管D3的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C3為小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。
[0009]進(jìn)一步地，所述電磁能收集模塊包括收集線(xiàn)圈、電容C4、第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D4 ;收集線(xiàn)圈的輸出端連接電容C4的一端和第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C4的另一端接地，第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D4的陽(yáng)極，防倒流二極管D4的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C4為小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。
[0010]進(jìn)一步地，電源管理模塊包括電壓判斷電路和穩(wěn)壓電路；電壓判斷電路的輸入端連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端；穩(wěn)壓電路的輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)；
電壓判斷電路，包括電壓監(jiān)測(cè)芯片U1，U1的型號(hào)為CN1185，電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的VDD端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊、二極管D5的陽(yáng)極、二極管D6的陽(yáng)極、電阻R8的一端；電阻Rl、R2、R3、R4串聯(lián)，該串聯(lián)支路的電阻Rl的那一端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，該串聯(lián)支路的電阻R4的那一端接地；電阻Rl和R2連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的INl端，電阻R2和R3連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN2端，電阻R3和R4連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN3端，電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN4端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的GND端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的OUTl端接NMOS管Ql的源極，NMOS管Ql的漏極接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接二極管D5的陰極，并作為電壓判斷電路的輸出端用于連接穩(wěn)壓電路；NM0S管Ql的柵極接電阻R8的另一端和電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT3端；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT2端通過(guò)電阻R7接二極管D6的陰極。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:可同時(shí)獲得環(huán)境的太陽(yáng)能、熱能、振動(dòng)能和電磁能等微能量，白天可主要依靠太陽(yáng)能供電，晚上可以利用熱能、振動(dòng)能和電磁能彌補(bǔ)太陽(yáng)能的不足，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)能量供給的不間斷，保證WSN節(jié)點(diǎn)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，充分利用了外界環(huán)境的存在的微能量；用超級(jí)電容作儲(chǔ)能單元，可頻繁充放電，延長(zhǎng)WSN節(jié)點(diǎn)的使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的具體電原理圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的電壓判斷電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】[0015]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1所示:
本發(fā)明所提供的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，它包括微能量收集模塊、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊和電源管理模塊。微能量收集模塊包括太陽(yáng)能收集模塊、熱能收集模塊、振動(dòng)能收集模±夾、電磁能收集模塊，它們的輸出端分別連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。太陽(yáng)能收集模塊用于收集并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；熱能收集模塊用于收集并將熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出；振動(dòng)能收集模塊用于收集并將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出；電磁能收集模塊用于收集并將電磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出。上述微能量收集模塊分別將太陽(yáng)能、溫差能(熱能)、振動(dòng)能和RF能(電磁能)轉(zhuǎn)化為合適的直流電壓(電能)存儲(chǔ)進(jìn)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電源管理模塊監(jiān)測(cè)管理超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊輸出的電能，為WSN節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的工作電壓，具體來(lái)說(shuō)，電源管理模塊的輸入端與超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊連接，輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)，通過(guò)電源管理模塊的內(nèi)部電路使得超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓達(dá)到或超過(guò)電壓上閾值時(shí)，供電給WSN節(jié)點(diǎn)，超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓低于電壓下閾值時(shí)，停止給WSN節(jié)點(diǎn)供電。電源管理模塊內(nèi)部包含穩(wěn)壓電路，可以為WSN節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的工作電壓。
[0017]各微能量收集模塊的具體原理圖見(jiàn)圖2。其中:
太陽(yáng)能收集模塊包括太陽(yáng)能電池、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管Dl ;太陽(yáng)能電池的輸出端連接第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管Dl的陽(yáng)極，防倒流二極管Dl的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路主要采用Linear Technology公司的LTC3105電壓管理和轉(zhuǎn)換器。
[0018]熱能收集模塊包括溫差電池、電容C2、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D2 ;溫差電池的輸出端連接電容C2的一端和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C2的另一端接地，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D2的陽(yáng)極，防倒流二極管D2的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C2采用小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路主要采用Linear Technology公司的LTC3108電壓管理和轉(zhuǎn)換器。
[0019]振動(dòng)能收集模塊包括懸臂梁壓電陶瓷、電容C3、第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D3 ;懸臂梁壓電陶瓷的輸出端連接電容C3的一端和第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C3的另一端接地，第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D3的陽(yáng)極，防倒流二極管D3的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C3采用小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路主要采用Maxim公司的MAX17710環(huán)境能量收集芯片，可采用芯片廠家的推薦電路。
[0020]電磁能收集模塊包括收集線(xiàn)圈、電容C4、第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D4 ；收集線(xiàn)圈的輸出端連接電容C4的一端和第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C4的另一端接地，第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D4的陽(yáng)極，防倒流二極管D4的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。電容C4采用小容量超級(jí)電容，容量取值為I?3F。第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路同樣主要采用Maxim公司的MAX17710環(huán)境能量收集芯片。
[0021 ] 超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊內(nèi)部包含一個(gè)或者多個(gè)并聯(lián)的超級(jí)電容，超級(jí)電容(Supercapacitors, ultracapacitor),又名電化學(xué)電容器(ElectrochemicalCapacitors),雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor),是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來(lái)的通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件，突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬。超級(jí)電容在額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出；超級(jí)電容可以快速充電且可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬(wàn)次；超級(jí)電容的工作溫度范圍比較廣，充放電次數(shù)一般是鋰電池的數(shù)百倍，更適合在充放電頻繁的能量采集系統(tǒng)中，所以適合用超級(jí)電容代替鋰電池作為系統(tǒng)的儲(chǔ)能模塊。
[0022]上述電路中，四種微能量收集模塊輸出的電壓不是很統(tǒng)一，但都在超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的額定電壓范圍之內(nèi)，分別通過(guò)四個(gè)防倒流二極管連接到超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，可以防止電流倒灌，造成電能的損耗。太陽(yáng)能的能量相對(duì)比較多一些，所以太陽(yáng)能收集模塊將收集的電能經(jīng)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路儲(chǔ)進(jìn)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊儲(chǔ)能，溫差能(熱能)、振動(dòng)能和RF能(電磁能)能量相對(duì)小一些，所以首先將熱能收集模塊、振動(dòng)能收集模塊和電磁能收集模塊收集的電能存儲(chǔ)在各自的小容量超級(jí)電容里，當(dāng)電能積累到一定程度，經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換電路將電能存儲(chǔ)進(jìn)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。太陽(yáng)能只有白天才產(chǎn)生電能，夜晚可以通過(guò)溫差能、振動(dòng)能和RF能(電磁能)等獲得電能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)24小時(shí)都有能量的來(lái)源。電源管理模塊需保證超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電能先積累到一定范圍之內(nèi)，才開(kāi)始供電給WSN節(jié)點(diǎn)。一旦開(kāi)始供電，只要不是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)陰雨天，就可以保證收集到的外界能量大于WSN節(jié)點(diǎn)的功耗，就可實(shí)現(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)期不間斷工作。
[0023]電源管理模塊包括電壓判斷電路和穩(wěn)壓電路；電壓判斷電路的輸入端連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端；穩(wěn)壓電路的輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)；
電壓判斷電路如圖3所示，包括電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul，Ul的型號(hào)為CN1185，生產(chǎn)廠家為上海如韻電子有限公司。電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的VDD端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊、二極管D5的陽(yáng)極、二極管D6的陽(yáng)極、電阻R8的一端；電阻Rl、R2、R3、R4串聯(lián)，該串聯(lián)支路的電阻Rl的那一端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，該串聯(lián)支路的電阻R4的那一端接地；電阻Rl和R2連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的INl端，電阻R2和R3連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN2端，電阻R3和R4連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN3端，電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN4端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的GND端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的OUTl端接NMOS管Ql的源極，NMOS管Ql的漏極接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接二極管D5的陰極，并作為電壓判斷電路的輸出端用于連接穩(wěn)壓電路；NM0S管Ql的柵極接電阻R8的另一端和電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT3端；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT2端通過(guò)電阻R7接二極管D6的陰極。當(dāng)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓大于一定界限(電壓上閾值)時(shí)，OUT輸出端口輸出高電平，給WSN節(jié)點(diǎn)供電；當(dāng)超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓小于一定界限(電壓下閾值)時(shí)，OUT輸出端口輸出低電平，停止給WSN節(jié)點(diǎn)供電。
[0024]為了給WSN節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的供電電壓，電壓判斷電路之后還需要連接一個(gè)穩(wěn)壓電路。本實(shí)施例穩(wěn)壓電路采用國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM1117低壓降線(xiàn)性穩(wěn)壓器，可提供3.3v的穩(wěn)定電壓輸出。根據(jù)需要，也可以采用其它公司如Maxim公司的低壓降(LD0型)線(xiàn)性穩(wěn)壓器。
[0025]本發(fā)明可24小時(shí)不間斷地采集壞境中的能量，無(wú)需人工更換電池、充電等維護(hù)，從而延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)使用壽命，解決WSN的供能問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于，包括: 太陽(yáng)能收集模塊，收集并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出； 熱能收集模塊，收集并將熱能轉(zhuǎn)換為電能輸出； 振動(dòng)能收集模塊，收集并將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出； 電磁能收集模塊，收集并將電磁能轉(zhuǎn)換為電能輸出； 超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，分別與太陽(yáng)能收集模塊、熱能收集模塊、振動(dòng)能收集模塊、電磁能收集模塊的輸出端連接，存儲(chǔ)上述微能量收集模塊輸出的電能； 電源管理模塊，輸入端與超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊連接，輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)，使得超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓達(dá)到或超過(guò)電壓上閾值時(shí)，供電給WSN節(jié)點(diǎn)，超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的電壓低于電壓下閾值時(shí)，停止給WSN節(jié)點(diǎn)供電。
2.如權(quán)利要求1所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于: 所述太陽(yáng)能收集模塊包括太陽(yáng)能電池、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管Dl ;太陽(yáng)能電池的輸出端連接第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管Dl的陽(yáng)極，防倒流二極管Dl的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于: 所述熱能收集模塊包括溫差電池、電容C2、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D2 ;溫差電池的輸出端連接電容C2的一端和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C2的另一端接地，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D2的陽(yáng)極，防倒流二極管D2的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。
4.如權(quán)利要求3所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于:所述電容C2為小容量超級(jí)電容，容量取值為I~3F。
5.如權(quán)利要求1所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于: 所述振動(dòng)能收集模塊包括懸臂梁壓電陶瓷、電容C3、第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D3 ;懸臂梁壓電陶瓷的輸出端連接電容C3的一端和第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C3的另一端接地，第三DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D3的陽(yáng)極，防倒流二極管D3的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于:所述電容C3為小容量超級(jí)電容，容量取值為I~3F。
7.如權(quán)利要求1所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于: 所述電磁能收集模塊包括收集線(xiàn)圈、電容C4、第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路、防倒流二極管D4 ；收集線(xiàn)圈的輸出端連接電容C4的一端和第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電容C4的另一端接地，第四DC/DC轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接防倒流二極管D4的陽(yáng)極，防倒流二極管D4的陰極連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于:所述電容C4為小容量超級(jí)電容，容量取值為I~3F。
9.如權(quán)利要求 1所述的WSN節(jié)點(diǎn)的微能量收集系統(tǒng)，其特征在于: 電源管理模塊包括電壓判斷電路和穩(wěn)壓電路；電壓判斷電路的輸入端連接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，輸出端連接穩(wěn)壓電路的輸入端；穩(wěn)壓電路的輸出端連接WSN節(jié)點(diǎn)； 電壓判斷電路，包括電壓監(jiān)測(cè)芯片U1，U1的型號(hào)為CN1185，電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的VDD端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊、二極管D5的陽(yáng)極、二極管D6的陽(yáng)極、電阻R8的一端；電阻Rl、R2、R3、R4串聯(lián)，該串聯(lián)支路的電阻Rl的那一端接超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊，該串聯(lián)支路的電阻R4的那一端接地；電阻Rl和R2連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的INl端，電阻R2和R3連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN2端，電阻R3和R4連接的節(jié)點(diǎn)接電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN3端，電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的IN4端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的GND端接地；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的OUTl端接NMOS管Ql的源極，NMOS管Ql的漏極接電阻R6的一端，電阻R6的另一端接二極管D5的陰極，并作為電壓判斷電路的輸出端用于連接穩(wěn)壓電路；NM0S管Ql的柵極接電阻R8的另一端和電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT3端；電壓監(jiān)測(cè)芯片Ul的0UT2端通過(guò)電阻R7接二極管D6的 陰極。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK103795136SQ201410057878
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】李秘, 丁時(shí)棟, 李貴柯, 趙柏秦, 吳南健 申請(qǐng)人:無(wú)錫中科智聯(lián)科技研發(fā)中心有限公司