[发明专利]自获能热释电探测器及根据储能状态的自适应探测方法

权利要求书

1.自获能热释电探测器，包括热释电传感器（4）、菲尼尔透镜（5）、弱光太阳能电池板（3）、能量采集储存的微功耗管理电路（2）、单片机（1）和壳体结构（6）；其特征在于：所述菲尼尔透镜（5）位于热释电传感器（4）具有的敏感元的上方，所述热释电传感器（4）与能量采集储存的微功耗管理电路（2）以及单片机（1）相连，能量采集储存的微功耗管理电路（2）与弱光太阳能电池板（3）以及单片机（1）相连；单片机（1）、能量采集储存的微功耗管理电路（2）和热释电传感器（4）固定于壳体结构（6）的内部，弱光太阳能电池板（3）和菲尼尔透镜（5）固定于壳体结构（6）表面；

所述弱光太阳能电池板（3）收集环境光能并转化为电能输出至所述能量采集储存的微功耗管理电路（2）；所述能量采集储存的微功耗管理电路（2）处理弱光太阳能电池板（3）输出的电能，并向能量采集储存的微功耗管理电路（2）具有的储能器充电；在所述能量采集储存的微功耗管理电路（2）的统一调度下，弱光太阳能电池板（3）输出的电能和所述储能器放电的电能构成热释电探测器的自获能电源，自获能电源给单片机（1）和热释电传感器（4）供电；菲尼尔透镜（5）和热释电传感器（4）组合探测人体移动，所述单片机（1）输入所述热释电传感器（4）上传的信号和控制能量采集储存的微功耗管理电路（2），并根据所述储能器的储能状态发送频率可调的且表征热释电探测器实时工况的EnOcean心跳报文；壳体结构（6）用于固定上述部件。

2.如权利要求1所述的自获能热释电探测器，其特征在于：所述热释电传感器（4）的型号为LHI968，所述单片机（1）的型号为STM300，所述弱光太阳能电池板的型号为SOLAR SC4155I。

3.如权利要求2所述的自获能热释电探测器，其特征在于：所述自获能热释电探测器的电路包括SOLAR SC4155I，钽电容C21，大容量超级电容C22和C23，STM300，锁存器74HC573，热释电传感器LHI968，场效应管Q21、Q22、Q23和Q24，三极管Q25、Q26、Q27和Q28以及二极管D21、D22、D23、D24和D25；

所述SOLAR SC4155I的“﹢”极与二极管D21阳极以及场效应管Q21源极相连，所述SOLAR SC4155I的“-”极接地，二极管D21阴极与钽电容C21“﹢”极以及STM300管脚2和3相连；钽电容C21“-”极接地，电阻R21的两端分别与场效应管Q21的源极和门极相连；场效应管Q21门极与三极管Q25集电极相连，三极管Q25发射极接地，三极管Q25基极与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与STM300管脚30相连；场效应管Q21漏极与二极管D23阳极以及场效应管Q23源极相连，二极管D23阴极与二极管D22阳极相连，二极管D22阴极与二极管D21阴极相连，电阻R25的两端分别与场效应管Q23的源极和门极相连；场效应管Q23门极与三极管Q27集电极相连，三极管Q27发射极接地，三极管Q27基极与电阻R26的一端相连，电阻R26的另一端与锁存器74HC573管脚19相连；场效应管Q23漏极与二极管D25阳极相连，二极管D25阴极与二极管D24阳极相连，二极管D24阴极与二极管D21阴极相连，电阻R23的一端与STM300管脚30相连，电阻R23的另一端与电容C24一端以及三极管Q26基极相连，电容C24的另一端与三极管Q26集电极相连；三极管Q26发射极接地，三极管Q26集电极与场效应管Q22门极相连，电阻R24的两端分别与场效应管Q22的门极和源极相连；场效应管Q22漏极与二极管D22阳极相连，场效应管Q22源极与大容量超级电容C22“+”极相连，大容量超级电容C22“-”极接地，电阻R27的一端与锁存器74HC573管脚19相连，电阻R27的另一端与电容C25的一端以及三极管Q28基极相连，电容C25的另一端与三极管Q28集电极相连；三极管Q28发射极接地，三极管Q28集电极与场效应管Q24门极相连，电阻R28的两端分别与场效应管Q24门极和源极相连；场效应管Q24漏极与二极管D24阳极相连，场效应管Q24源极与大容量超级电容C23“+”极相连，大容量超级电容C23“-”极接地，锁存器74HC573管脚20与二极管D22阳极相连，锁存器74HC573管脚10和管脚1并联后接地，锁存器74HC573的管脚11、2分别与STM300的管脚16、15相连；STM300的管脚9、10、1、4、32分别与大容量超级电容C22“+”极、大容量超级电容C23“+”极、地、天线E11、电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与STM300管脚33相连；STM300的管脚33、2分别与热释电传感器LHI968的管脚3、2相连，热释电传感器LHI968 管脚1接地；

热释电传感器LHI968管脚3输出的探测信号至STM300管脚33，探测信号能唤醒深度睡眠状态的STM300，STM300管脚4连接天线E11，根据能量采集储存的微功耗管理电路储能器储能状态发送频率可调的表征热释电探测器实时工况的EnOcean心跳报文；

钽电容C21、大容量超级电容C22和C23的电压分别由STM300的管脚2、9、10采集；STM300管脚30输出高或低电平时，一方面场效应管Q21和三极管Q25相应导通或截止、大容量超级电容C22充电回路相应打开或关闭，另一方面场效应管Q22和三极管Q26相应导通或截止，大容量超级电容C22放电回路相应打开或关闭，同时R24和电容C24组成的延时电路使大容量超级电容C22放电回路延时关闭；

STM300的管脚15、16分别与锁存器74HC573的管脚2、11相连，锁存器74HC573的管脚19控制大容量超级电容C23的充电或放电；STM300管脚16高电平、管脚15高或低电平时，锁存器74HC573的管脚相应该19高或低电平，一方面场效应管Q23和三极管Q27相应导通或截止、大容量超级电容C23充电回路打开或关闭，另一方面场效应管Q24和三极管Q28导通或截止、大容量超级电容C23放电回路相应打开或关闭、同时电阻R28和电容C25组成的延时电路使大容量超级电容C23放电回路延时关闭；

能量采集储存的微功耗管理电路的储能器由小容量钽电容C21、大容量超级电容C22和C23组成；钽电容C21用于快速充电，钽电容C21电压达到STM300的工作电压时，向STM300供电，启动热释电探测器，SOLAR SC4155I产生的电能对钽电容C21充电，若SOLAR SC4155I还有剩余电能、依据大容量超级电容C22和C23的电压，或转存至大容量超级电容C22或C23、或舍弃SOLAR SC4155I产生的剩余电能；大容量超级电容C22和C23存储SOLAR SC4155I收集的剩余电能，SOLAR SC4155I供电不足或不供电时，由大容量超级电容C22维系热释电探测器的长期稳定运行；大容量超级电容C23是C22的热备份，SOLAR SC4155I和大容量超级电容C22存储的电能无法保证热释电探测器的电能需求时、或大容量超级电容C22失效时，由大容量超级电容C23维系热释电探测器的长期稳定运行。