基于压电振动发电的自供电微型无线传感网络节点

摘要

本发明涉及一种用于状态监控的基于压电振动发电的自供电微型无线传感网络节点，主要由压电振动电源1、微控制器4、RF发送装置3和传感器5组成。压电振动电源1又包括为长期存储电容10、DC/DC转换器9、稳压管8、倍压器7和压电换能器6。压电振动电源1将机械能转化为电能，形成电源，供节点工作。微控制器4通过控制开关6来控制长期存储电容10对RF发送装置3的供电。微控制器4从传感器5中的到数据进行处理，将处理后数据和控制信息送到RF发送装置3中发送出去。本节点采用低功耗嵌入式软硬件设计技术、超低功耗短时突发式无线发射技术、系统级能量优化技术以及预测和数据压缩技术，使节点功耗最小化。

主权项

1、一种基于压电振动发电的自供电微型无线传感网络节点主要由压电振动电源(1)、微控制器MCU(4)、RF发送装置(3)和传感器(5)组成。压电振动电源(1)包括为长期存储电容(10)、DC/DC转换器(9)、稳压管(8)、倍压器(7)和压电换能器(6)。压电换能器(6)包括两个电极(12)，两根导线(11)，两个压电片(14)，一个悬臂梁(15)，以及一个产生加速度的质量块(13)。振动的机械能通过压电换能器(6)转化为电能，经过整流、变压，储能，最终形成压电振动电源(1)以供节点工作。微控制器(4)有一个监控装置对RF发送装置(3)的工作进行控制，使其消耗的能量最小。微控制器(4)从传感器(5)中的到数据进行处理，将处理后数据和控制信息送到RF发送装置(3)发送出去。微控制器(4)和长期存储电容(10)控制对RF发送装置(3)的供电。压电振动电源(1)对微控制器(4)和RF发送装置(3)进行供电，压电振动电源的DC/DC转换器(8)可以通过控制其shutdown管脚，调节DC/DC转换器(9)的工作状态，使电源系统有最大的功率输出。稳压管(8)起保护DC/DC转换器(9)的作用。RF发送装置(3)的工作方式也由微控制器(4)进行控制，使其处在低功耗的工作状态。