[實用新型]利用環境微弱能量供電的間隙性數字式傳感器工作電源

有效

• 申請號: 201220549223.X
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN202872471U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 胡大良;張衛紅;王曼
• 申請（專利權）人: 上海臻源電力電子有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

技術領域

本實用新型涉及弱電供電技術，特別是涉及一種利用環境微弱能量供電的間隙性數字式傳感器工作電源的技術。

背景技術

傳感器是工業或樓宇自動化領域的重要設備，用于將自動化設備需要采集的溫度、流量、振動、照度、濃度等非電信號以及電流、電壓等電氣信號轉換成自動化設備能夠采集的模擬信號或數字信號。發送數字測量信號的傳感器可以簡稱為數字傳感器。

現有的數字式傳感器，因其內部存在微處理器、采樣電路和通訊接口等器件，需要為其提供5V或3.3V或其它規格直流電壓。因此現有傳感器是需要采用電池供電或外部電源線供電的，這些外部電源線提供諸如AC220V或DC24V或其它規格電源，例如采用CT輸出供電等，通過傳感器內部的DC/DC或三端穩壓器件輸出5V或3.3V或其它規格直流電壓，為傳感器的內部電路提供所需要的工作電源。由于大多數自動化設備對信號量采集的密度要求不高，因此數字式傳感器可以采用類似“休眠-喚醒工作-休眠-再次喚醒工作”這種間隙性的工作模式。

采用電池供電的傳感器，由于電池容量有限，并且電池自身存在泄漏電流，使得這類傳感器必須定期更換電池，才能保持長期工作。當工業自動化現場安裝的傳感器數量龐大的場合，例如一個縣級電網的電力設備如果在所有關心點監測點均安裝上在線溫度傳感器，那么所需要的溫度傳感器數量可能達上萬套，因此在這種安裝規模下，更換電池將變成一樁非常困難的事。

采用外部電源線供電的傳感器，必須涉及到電源線的布設，這將在施工時增加工作量，而在有些高電壓場合，布設的電源線將嚴重影響原有電氣設備的絕緣性能。

實用新型內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種無需布設大量電源線，能降低施工工作量，減少間隙性數字式傳感器布線對周邊電氣設備影響的利用環境微弱能量供電的間隙性數字式傳感器工作電源。

為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種利用環境微弱能量供電的間隙性數字式傳感器工作電源，其特征在于：包括儲能回路、電壓切換回路，及至少一個用于收集環境微弱能量的微弱能量收集裝置；

所述微弱能量收集裝置有兩類，其中一類為輸出交流電的微弱能量收集裝置，另一類為輸出直流電的微弱能量收集裝置；

輸出交流電的各微弱能量收集裝置的電源輸出端經一整流回路接到儲能回路的正負電源端；

輸出直流電的各微弱能量收集裝置的正負電源輸出端分別接到儲能回路的正負電源端；

所述儲能回路由單個儲能電容構成，或由多個儲能電容以串并聯方式組合而成，儲能回路的負電源端構成工作電源的負電源供電端；

所述電壓切換回路包括一個切換比較器、一個電子切換開關；

所述切換比較器的輸出端接到電子切換開關的控制端，切換比較器的正相輸入端接到外部參考電壓發生源，切換比較器的反相輸入端經一分壓電阻接到儲能回路的負電源端，并經另一分壓電阻接到儲能回路的正電源端；

所述電子切換開關的一端接到儲能回路的正電源端，另一端構成電壓切換回路的正電源輸出端。

進一步的，所述切換比較器是一施密特比較器，所述電子切換開關是一場效應開關管。

進一步的，所述整流回路由一全橋整流器件構成，所述全橋整流器件的兩個輸出端分別接到儲能回路的正負電源端，全橋整流器件的兩個輸入端分別接到輸出交流電的各微弱能量收集裝置的電源輸出端。

進一步的，還包括一穩壓回路，所述穩壓回路設有一正電源輸入端、一負電源輸入端、一正電源輸出端，穩壓回路的正電源輸入端接到電壓切換回路的正電源輸出端，穩壓回路的負電源輸入端接到儲能回路的負電源端，穩壓回路的正電源輸出端構成工作電源的正電源穩壓供電端。

進一步的，所述穩壓回路由一個三端穩壓器構成，所述三端穩壓器的正電源輸入端接到電壓切換回路的正電源輸出端，三端穩壓器的負電源輸入端接到儲能回路的負電源端，三端穩壓器的正電源輸出端構成工作電源的正電源穩壓供電端。

進一步的，還包括一限壓回路，所述限壓回路與儲能回路并聯。

進一步的，所述限壓回路由單個穩壓二極管構成，該穩壓二極管的正負電源端分別接到儲能回路的正負電源端。

進一步的，所述微弱能量收集裝置包括電磁感應電收集裝置、光電轉換裝置、風電轉換裝置、壓電轉換裝置、熱電轉換裝置。