[发明专利]能量收集传感器

权利要求书

1.一种能量收集传感器节点，其包括：

能量收集传感器，其被配置成以与外部源的第一参数的值成比例的速率从所述外部源提取能量；

能量存储设备，其耦合到所述能量收集传感器并且被配置成以与所述第一参数的所述值成比例的所述速率存储来自所述能量收集传感器的提取的能量；

电感器，其耦合到电容器；

无线收发器，其耦合到所述能量存储设备并且被配置成利用存储在所述能量存储设备中的所述提取的能量无线地传输多个数据传输帧，其中每个数据传输帧使用存储在所述能量存储设备中的所有能量，并且其中被传输的帧的周期与所述第一参数的所述值成比例，所述收发器包括天线，所述天线被配置成接收被调谐到所述天线并由所述电感器和所述电容器生成的LC共振频率，从而致使所述天线传输所述多个数据传输帧中的一个；以及

耦合到所述电容器的参数传感器，所述参数传感器被配置成感测所述外部源的第二参数，其中所述参数传感器包括可变电容器，所述可变电容器被配置成调谐与所述第二参数的值成比例的每个帧的所述LC共振频率。

2.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其包括触发电路，所述触发电路被配置成响应于所述能量存储设备存储阈值水平的能量，致使所述收发器传输所述多个数据传输帧中的一个。

3.根据权利要求2所述的能量收集传感器节点，其中所述阈值水平的能量对应于实现所述多个数据传输帧中的一个的传输所需的最小量的能量。

4.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其包括继电器，所述继电器包括所述电感器和开关，其中：

所述能量收集传感器进一步被配置成以与所述第一参数的所述值成比例的所述速率将所述电感器磁化；

所述开关被配置成在与由所述能量收集传感器提取的所述能量成比例的时间后断开；以及

所述能量存储设备是被配置成响应于所述开关断开而存储所述提取的能量的所述电容器。

5.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其中所述能量存储设备为电池。

6.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其中所述外部源的所述第一参数是应力、应变、化学势、环境光、环境红外光或温度。

7.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其中所述能量收集传感器是压电设备、电化学设备、太阳能设备或热电发生器。

8.根据权利要求1所述的能量收集传感器节点，其中所述多个数据传输帧是蓝牙低能耗帧即BLE帧、WiFi帧或低速率无线个人区域网络帧即LR-WPAN帧。

9.一种用于数据传输的方法，其包括：

通过能量收集传感器以与外部源的第一参数的值成比例的速率从所述外部源提取能量；

通过能量存储设备以与所述第一参数的所述值成比例的所述速率存储提取的能量；

响应于所述能量存储设备第一次存储阈值水平的能量，利用所述能量存储设备以将电力提供给传感器节点收发器，从而将存储在所述能量存储设备中的能量降低到所述阈值水平以下，通过所述传感器节点收发器传输第一数据传输帧；

响应于所述能量存储设备第二次存储所述阈值水平的能量，传输第二数据传输帧，其中在所述第一数据传输帧的起始与所述第二数据传输帧的起始之间的时间周期与所述第一参数的所述值成比例；

从所述外部源感测第二参数；以及

调谐与所述第二参数的值成比例的LC共振频率，其中所述第一数据传输帧包括所述LC共振频率。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：

通过基站收发器接收所述第一数据传输帧和所述第二数据传输帧；以及

通过所述基站的处理器计算在接收所述第一数据传输和所述第二数据传输之间的时间周期。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：基于在接收所述第一数据传输和所述第二数据传输之间的所述时间周期，通过所述处理器确定所述第一参数的所述值。