[发明专利]利用单片机IO口微弱能量收集技术的电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及能量采集转换领域，尤其涉及利用单片机IO口微弱能量收集技术的电路，本发明还涉及一种利用单片机IO口微弱能量收集技术的方法。

背景技术

收集自然环璄中的微弱能量，利用高效率和低自损耗的能量采集电路，直接单片机算法自动识别各类微能量的特性，根据各自的特性最大效率化的采集电能，以达成为后续负载提供永续能源，解决现在类似负载供电对电池的依赖，极大的降低了使用和维护成本，以及避免因使用电池对环境造成的污染。

现有技术中，微能量采集电路和方法需要各种各的样的DC-DC，单片机，MOS，电感管等等元器件，这些元器件的自身的耗损相对于微弱的能量来说，耗损是极其巨大的，甚至无法让这些电路工作起来。具体的说，现有技术中微能量采集效率低，自损耗大，能量采集方法单一，无法为后续负载提供有效能量，在提供相同能量时无法做到小型化、多样化和模块化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种采集效率高、低损耗、输出可控和结构简单，而且多样化的微能量收集电路。

为了解决上述技术问题，本发明的另一个目的是提供一种采集效率高、低损耗和输出可控的微能量收集方法。

本发明所采用的技术方案是：

利用单片机IO口微弱能量收集技术的电路，其包括：微能量源；低损耗整流模块，与微能量源连接，用于电路整流滤波；负载设备，与低损耗整流模块连接；能量收集单片机，所述能量收集单片机包括内部具有上拉开关管的第一IO口和/或内部具有上拉开关管和保护二极管的第二IO口，所述能量收集单片机的第一IO口和/或第二IO口与低损耗整流模块连接，构成升压电路和/或降压电路，用于调节输出到负载设备的电压。

作为本发明的第一种较优实施方式，所述低损耗整流模块包括储能器件、二极管和滤波电容，所述储能器件一端与微能量源连接，另一端与二极管的正极连接，所述滤波电容一端与二极管的负极连接，另一端接地，所述二极管的负极连接到负载设备，所述第一IO口连接到储能器件和二极管正极之间的结点，构成升压电路。

优选的，所述储能器件为储能电感或储能电容。

作为本发明的第二种较优实施方式，所述低损耗整流模块包括电感和滤波电容，所述微能量源连接到能量收集单片机的电源输入端，所述滤波电容一端与负载设备连接，另一端接地，所述电感一端与负载设备连接，另一端与第二IO口连接，构成降压电路。

作为本发明的第三种较优实施方式，所述低损耗整流模块包括电感、二极管和滤波电容，所述微能量源连接到能量收集单片机的电源输入端，所述滤波电容一端与负载设备连接，另一端接地，所述电感一端与第一IO口连接，另一端与第二IO口连接，所述第一IO口与二极管的正极连接，构成升降压混合电路。

优选的，所述负载设备为蓄电池或用电设备。

优选的，所述微能量源为压电片、太阳能电池板或风压压电片。

利用单片机IO口微弱能量收集技术的方法,其包括步骤：

S10，设定微弱能量采集指定值；

S20，实时监测微弱能量是否达到指定值；

S30，如果微弱能量达到指定值，利用能量收集单片机输出控制信号，吸收能量对储能器件充电；

S40，利用能量收集单片机输出控制信号，释放储能器件的能量为负载设备供电。

优选的，所述步骤S30还包括子步骤：

S31，对储能器件充电过程中继续监测微弱能量是否在达到指定值；

S32，如果步骤S31结果为是，则为储能器件充电到最佳磁场强度点，然后执行步骤S40；

S33，如果步骤S31结果为否，则直接执行步骤S40。

优选的，所述负载设备为蓄电池，所述步骤S40还包括子步骤：

S41，监测蓄电池的电压情况；

S42，如果蓄电池电压已满，则利用能量收集单片机启动消耗能量；

S43，如果蓄电池电压未满，则返回执行步骤S20。

本发明的有益效果是：

本发明利用单片机IO口微弱能量收集技术的电路根据微弱能量和低功耗单片机的特点，无需采用大电感、MOS管耗能器件，用极其精简的电路，实现了输出可控的微能量收集功能，电路具有采集效率高、损耗低、成本低、结构简单的特点，具有良好的经济和社会效益。

本发明的另一个有益效果是：