一種性能穩(wěn)定的電源管理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，具體的是涉及一種傳感器電源管理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對于依賴電池電源的移動式設(shè)備至關(guān)重要。通過降低組件閑置時的能耗，優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠?qū)㈦姵貕勖娱L兩倍或三倍。電源管理技術(shù)也稱做電源控制技術(shù)，它屬于電力電子技術(shù)的范疇，是集電力變換，現(xiàn)代電子，網(wǎng)絡(luò)組建，自動控制等多學(xué)科于一體的邊緣交叉技術(shù)，現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)，能源，交通，信息，航空，國防，教育，文化等諸多領(lǐng)域。年來，人們對大功率用電設(shè)備的需求不斷增加，因用電過量而引起的電火災(zāi)時有發(fā)生，因此對電線狀態(tài)的監(jiān)測變得尤為重要。目前，自供能技術(shù)普遍采用的環(huán)境能量有太陽能、風(fēng)能、機(jī)械能、電磁能等，而空間電磁場普遍存在于自然界的各個角落，是自供電無線傳感器的潛在能源。傳統(tǒng)的電源管理電路采用橋式整流電路和控制電路結(jié)合，對電能進(jìn)行存儲；采用匹配電路和倍壓電路使管理電路的輸出電壓達(dá)到無線傳感節(jié)點的額定工作電壓；提出一種自適應(yīng)算法調(diào)整轉(zhuǎn)換器占空比來提高能量采集管理電路的輸出功率。然而，受換能器線圈電感體積的限制，傳統(tǒng)方法的管理電路當(dāng)超級電容積累到一定程度，控制電路、電容放電驅(qū)動電路無法工作，并且在弱電磁能量密度環(huán)境中電路的輸出功率不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種工作性能穩(wěn)定、可適用于各種環(huán)境的一種性能穩(wěn)定的電源管理電路。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括空間電磁場、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、上變頻匹配電路、控制器、信號處理器、比較器、溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器、無線收發(fā)節(jié)點、穩(wěn)壓輸出電路；其特征在于:控制器的輸入鍛煉連接信號處理器、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊；PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊連接空間電磁場和上變頻匹配電路，控制器的輸出端口連接穩(wěn)壓器、溫度電流傳感器、比較器和無線收發(fā)節(jié)點；溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器和無線收發(fā)節(jié)點連接穩(wěn)壓輸出電路。
[0005]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的控制器為AT89C52單片機(jī)。
[0006]本發(fā)明有益效果。
[0007]本發(fā)明在控制器控制下通過穩(wěn)壓、和比較等方式解決了存儲在超級電容中的能量不足以驅(qū)動傳感器工作的問題，公開了一種上變頻電源管理電路，提高超級電容的充電功率。通過提高電路的工作頻率來減小諧振電容值，增加電路的品質(zhì)因數(shù)，使電路在微弱的環(huán)境能量中產(chǎn)生較高的輸出功率，提高能量采集效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖所示，本發(fā)明包括空間電磁場、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、上變頻匹配電路、控制器、信號處理器、比較器、溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器、無線收發(fā)節(jié)點、穩(wěn)壓輸出電路；其特征在于:控制器的輸入鍛煉連接信號處理器、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊；PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊連接空間電磁場和上變頻匹配電路，控制器的輸出端口連接穩(wěn)壓器、溫度電流傳感器、比較器和無線收發(fā)節(jié)點；溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器和無線收發(fā)節(jié)點連接穩(wěn)壓輸出電路。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的控制器為AT89C52單片機(jī)。
[0011]小體積、低功耗的自全式智能傳感系統(tǒng)用線圈換能器采集電線周圍交變的電磁場能量并將電磁能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)電源管理電路實現(xiàn)電能的存儲和釋放。當(dāng)儲能電路中超級電容能量積累到一定程度，控制電路啟動穩(wěn)壓輸出電路使超級電容放電，驅(qū)動無線收發(fā)節(jié)點工作。無線收發(fā)節(jié)點將傳感器采集到的電線電流、溫度參數(shù)發(fā)送到主節(jié)點。PC機(jī)與主節(jié)點相連進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示，可實現(xiàn)用電狀態(tài)實時監(jiān)測。
[0012]為了提高電路的工作頻率，提出了上變頻匹配電路。匹配電路由變壓器、雙向開關(guān)和匹配電容組成。根據(jù)線圈的感性輸出特征，在線圈二次側(cè)繞制兩個繞組，可構(gòu)成雙線圈電磁能量采集器，同時也成為匹配電路的變壓器。
[0013]電源管理電路由上變頻匹配電路、AC/DC整流電路、能量存儲電路、控制電路和穩(wěn)壓輸出電路組成。管理電路的工作情況為:電路經(jīng)過頻率上變換、匹配后整流輸出，將電能存儲在超級電容Cst中。當(dāng)超級電容兩端電壓達(dá)到預(yù)設(shè)門限電壓時，控制電路啟動穩(wěn)壓電路工作，將存儲在超級電容中的能量釋放，驅(qū)動無線收發(fā)節(jié)點工作。
[0014]上變頻匹配電路由變壓器、雙向開關(guān)和匹配電容組成。雙線圈換能器與匹配電容Cl、C2分別形成變壓器的初級回路和次級回路。變壓器的初級回路設(shè)置了一個雙向開關(guān)
S、一個控制電路控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，通過開關(guān)導(dǎo)通和斷開時間內(nèi)電感與電容之間的震蕩，實現(xiàn)頻率上變換。
[0015]上變頻匹配電路輸出電壓隨時間變換與理論推導(dǎo)相符。開關(guān)導(dǎo)通期間，變壓器次級電感兩端電壓為高頻阻尼震蕩與正弦信號疊加；開關(guān)斷開時間內(nèi)，變壓器初級回路斷路，次級電感電壓發(fā)生跳變，輸出電壓為高頻阻尼震蕩。匹配電路輸出電壓峰峰值達(dá)60V，是線圈換能器輸出正弦電壓的3倍。電路的工作頻率提高，變壓器次級回路匹配電容減小，管理電路的品質(zhì)因數(shù)提尚。
【主權(quán)項】
1.一種性能穩(wěn)定的電源管理電路，包括空間電磁場、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、上變頻匹配電路、控制器、信號處理器、比較器、溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器、無線收發(fā)節(jié)點、穩(wěn)壓輸出電路；其特征在于:控制器的輸入鍛煉連接信號處理器、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊；PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊連接空間電磁場和上變頻匹配電路，控制器的輸出端口連接穩(wěn)壓器、溫度電流傳感器、比較器和無線收發(fā)節(jié)點；溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器和無線收發(fā)節(jié)點連接穩(wěn)壓輸出電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種性能穩(wěn)定的電源管理電路，其特征在于:所述的控制器為AT89C52單片機(jī)。
【專利摘要】一種性能穩(wěn)定的電源管理電路屬于電學(xué)領(lǐng)域，具體的是涉及一種傳感器電源管理電路。本發(fā)明提供一種工作性能穩(wěn)定、可適用于各種環(huán)境的一種性能穩(wěn)定的電源管理電路。本發(fā)明包括空間電磁場、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊、上變頻匹配電路、控制器、信號處理器、比較器、溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器、無線收發(fā)節(jié)點、穩(wěn)壓輸出電路；其特征在于：控制器的輸入鍛煉連接信號處理器、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊；PC機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊連接空間電磁場和上變頻匹配電路，控制器的輸出端口連接穩(wěn)壓器、溫度電流傳感器、比較器和無線收發(fā)節(jié)點；溫度電流傳感器、穩(wěn)壓器和無線收發(fā)節(jié)點連接穩(wěn)壓輸出電路。
【IPC分類】G05B19/042, H02J7/00
【公開號】CN105634047
【申請?zhí)枴緾N201410618866
【發(fā)明人】趙儉
【申請人】趙儉
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月6日