[实用新型]一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置

权利要求书

1.一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：用于设置在深部巷道传输支架上，实现针对深部巷道指定类型数据的采集；包括压电能量捕获装置、整流滤波模块、电能储存装置、电能控制模块、传感器、信号收发模块和天线；其中，压电能量捕获装置的电能输出端与整流滤波模块的输入端相连接，整流滤波模块的输出端与电能储存装置的输入端相连接，压电能量捕获装置基于深部巷道传输支架的振动，产生电能，并经整流滤波模块向电能储存装置输送电能；电能储存装置的输出端与电能控制模块相连接，传感器和信号收发模块分别与电能控制模块相连接，电能储存装置经电能控制模块分别为传感器、信号收发模块进行供电，同时，传感器和天线分别与信号收发模块相连接，传感器用于实现针对深部巷道指定类型数据的采集，并通过信号收发模块，经天线实现数据发送。

2.根据权利要求1所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：所述压电能量捕获装置包括基座、悬梁臂压电振子和质量块，其中，悬梁臂压电振子包括弹性金属片和两片压电陶瓷片，弹性金属片的其中一端定义为固定端，弹性金属片上与其固定端相对的另一端定义为自由端，弹性金属片的固定端内嵌固定设置于基座上，质量块固定设置于弹性金属片的自由端上，两片压电陶瓷片分别设置于弹性金属片上对应基座与质量块之间部分的两表面上；两片压电陶瓷片分别通过导线与所述整流滤波模块的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：还包括保护缓冲模块，所述整流滤波模块的输出端与保护缓冲模块的输入端相连接，保护缓冲模块的输出端与电能储存装置的输入端相连接，所述压电能量捕获装置基于深部巷道传输支架的振动，产生电能，并依次经整流滤波模块、保护缓冲模块向电能储存装置输送电能。

4.根据权利要求3所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：所述电能储存装置为本安电池，所述电能控制模块为电池管理芯片U2；所述整流滤波模块、保护缓冲模块、电能控制模块共计包括开关S1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、直流-直流电压调整器U1、第一运算放大器U3、第二运算放大器U4、或非门U5、运算放大器U6、N沟道绝缘栅增强型场效应管U7；所述悬梁臂压电振子 中两片压电陶瓷片的正极连接第一电感L1的其中一端，第一电感L1的另一端、第三二极管D3的正极、第四二极管D4的负极三者相连接，悬梁臂压电振子中两片压电陶瓷片的负极、第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极三者相连接；第一二极管D1的负极、第三二极管D3的负极、第一电容C1的其中一端、开关S1的其中一端四者相连接；开关S1的另一端、第二电感L2的其中一端、第五二极管D5的正极三者相连接；第五二极管D5的负极、第二电容C2的其中一端、第三电感L3的其中一端、直流-直流电压调整器U1的LBI端四者相连接；第一电阻R1的其中一端与直流-直流电压调整器U1的BATT端相连接，第一电阻R1的另一端、直流-直流电压调整器U1的LBO端、SHDN端三者相连接；直流-直流电压调整器U1的接地端接地，直流-直流电压调整器U1的LX端与第三电感L3的另一端相连接，直流-直流电压调整器U1的输出端、第三电容C3的其中一端、第六二极管D6的正极三者相连接；第六二极管D6的负极、第二电阻R2的其中一端、N沟道绝缘栅增强型场效应管U7的漏极三者相连接；第二电阻R2的另一端、第一运算放大器U3的正极输入端、第三电阻R3的其中一端三者相连接，第三电阻R3的另一端接地；第一运算放大器U3的负极输入端接预设电压，第一运算放大器U3的输出端连接或非门U5的其中一个输入端；第四电阻R4的其中一端接地，第四电阻R4的另一端、运算放大器U6的负极输入端、第五电阻R5的其中一端三者相连接；第五电阻R5的另一端、运算放大器U6的输出端、第二运算放大器U4的正极输入端三者相连接，第二运算放大器U4的负极输入端连接预设电压，第二运算放大器U4的输出端连接或非门U5的另一输入端；或非门U5的输出端与N沟道绝缘栅增强型场效应管U7的栅极相连接，N沟道绝缘栅增强型场效应管U7的源极与第七电阻R7的其中一端相连接，第七电阻R7的另一端、电池管理芯片U2的RS-端、本安电池的正极三者相连接；电池管理芯片U2的输出端与第八电阻R8的其中一端相连接，第八电阻R8的另一端、电池管理芯片U2的REF端、第九电阻R9的其中一端三者相连接；第二二极管D2的正极、第四二极管D4的正极、第一电容C1的另一端、第二电感L2的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第六电阻R6的其中一端七者相连接，且七者相连接端接地；第六电阻R6的另一端、运算放大器U6的正极输入端、第九电阻R9的另一端、电池管理芯片U2的GND端、本安电池的负极五者相连接。