[發(fā)明專利]用于傳感器節(jié)點的能量收集和控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380020143.2
• 申請日: 2013-02-15
• 公開（公告）號: CN104769766B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: B·H·卡爾霍恩;B·奧蒂斯
• 申請（專利權）人: 弗吉尼亞大學專利基金會以弗吉尼亞大學許可＆合資集團名義經營;華盛頓大學商業(yè)化中心
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司11012
• 代理人: 賈博雍

1.一種傳感器節(jié)點，包括：

調節(jié)器電路，其包括可耦合到能量收集換能器的輸入；

無線接收器電路，其耦合到所述調節(jié)器電路并被配置為無線地接收至少足以在無需所述能量收集換能器的情況下建立所述傳感器節(jié)點的操作的工作能量；

數(shù)字處理器電路，其耦合到所述調節(jié)器電路；以及

功率管理處理器電路，其被配置為根據(jù)指示到所述調節(jié)器電路的輸入的信息選擇所述傳感器節(jié)點的能量消耗水平；

所述數(shù)字處理器電路包括由所述功率管理處理器電路根據(jù)所選的能量消耗水平而建立的閾下工作模式；以及

建立所述閾下工作模式包括：調整或選擇由所述調節(jié)器電路提供的電源電壓，以建立所述數(shù)字處理器電路中的場效應晶體管(FET)的閾下工作。

2.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，還包括耦合到所述調節(jié)器電路的所述能量收集換能器；

所述調節(jié)器電路被配置為，在耦合到所述能量收集換能器時且在無需一次電池或可充電電池的情況下為所述傳感器節(jié)點提供足以連續(xù)地工作的工作能量。

3.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，

其中所述調節(jié)器電路和所述能量收集換能器被配置為在缺少進一步的無線接收的工作能量的情況下為所述傳感器節(jié)點提供持續(xù)的工作能量。

4.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，其中所述能量收集換能器包括熱電發(fā)電機(TEG)。

5.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，其中所述功率管理處理器電路被配置為選擇所述傳感器節(jié)點的能量消耗水平，以至少部分地禁止復位或禁止所述傳感器節(jié)點的操作的廢止。

6.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，包括功能特定的處理器電路，所述功能特定的處理器電路包括由所述功率管理處理器電路根據(jù)所選的能量消耗水平而建立的所述閾下工作模式；

所述數(shù)字處理器電路包括通用處理器電路；

所述調節(jié)器電路包括被配置為，向所述通用處理器電路或所述功能特定的處理器電路中的一個或多個提供所述電源電壓的可調輸出；以及

所述功率管理處理器電路建立閾下工作模式至少通過：調整所述可調輸出，以建立所述通用處理器電路或所述功能特定的處理器電路中的一個或多個中的相應場效應晶體管(FET)的閾下工作。

7.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，還包括功能特定的處理器電路，所述功能特定的處理器電路包括由所述功率管理處理器電路根據(jù)所選的能量消耗水平而建立的所述閾下工作模式；

所述數(shù)字處理器電路包括通用處理器電路；

所述調節(jié)器電路包括被配置為，提供可控地耦合到所述通用處理器電路中的一個或多個的不同指定電源電壓的兩個或更多輸出；以及

所述功率管理電路被配置為，控制所述調節(jié)器電路的所述兩個或多個輸出到所述通用處理器電路或所述功能特定的處理器電路中的所述一個或多個的耦合，以建立所述閾下工作模式。

8.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，包括被配置為在時鐘輸出處提供指定的輸出時鐘頻率的時鐘生成電路；

所述功率管理處理器電路被配置為，根據(jù)所選的能量消耗水平，調整被提供到所述數(shù)字處理器電路的所述輸出時鐘頻率或選通被提供給所述數(shù)字處理器電路的所述時鐘輸出。

9.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，其中指示所述輸入的信息包括指示生理信號的生理信息，所述傳感器節(jié)點還包括：

模擬輸入，其被配置為獲取所述生理信息，所述模擬輸入在所述功率管理電路的控制下并且根據(jù)所選的能量消耗水平可控地可耦合到所述數(shù)字處理器電路。

10.根據(jù)權利要求1所述的傳感器節(jié)點，還包括模擬輸入，所述模擬輸入包括模數(shù)轉換器；

所述功率管理電路被配置為，使用所述模數(shù)轉換器獲取指示所述調節(jié)器電路的輸入的所述信息；以及

所述功率管理電路被配置為，使用所獲得的信息調節(jié)所述傳感器節(jié)點的能量消耗水平。

11.根據(jù)權利要求9所述的傳感器節(jié)點，其中所述生理信息包括一個或多個流化的或經處理的生理信息，所述傳感器節(jié)點還包括可控地可耦合到所述數(shù)字處理器電路或所述模擬輸入的無線發(fā)射器，所述無線發(fā)射器被配置為，傳輸所述一個或多個流化的或經處理的生理信息。