[实用新型]一种基于压电自供电的心率健康检测和步数收集装置

权利要求书

1.一种基于压电自供电的心率健康检测和步数收集装置，其特征在于：包括波浪形PVDF压电能量收集器，能量收集存储电路模块，PVDF压电薄膜传感器模块，信号调理电路模块，MSP430单片机模块，4G通信模块；所述的波浪形PVDF压电能量收集器固定在鞋垫之上，将压力转化为电能输出至能量收集存储电路模块；所述的能量收集存储电路模块接入波浪形PVDF压电能量收集器的交流电压输出，输出直流电压，为PVDF压电薄膜传感器模块，信号调理电路模块，MSP430模块，4G模块供电；所述的PVDF压电薄膜传感器模块将收集的人体运动信息发送至信号调理电路模块；所述的信号调理电路模块将PVDF压电薄膜传感器采集到的信息转换后传输给单片机；所述的MSP430单片机将传感器的信号输出转接给4G模块；所述的4G模块将数据发送给基站，基站将分析结果通过无线通信电路发送到移动智能终端。

2.根据权利要求1所述的基于压电自供电的心率健康检测和步数收集装置，其特征在于：所述的波浪形PVDF压电能量收集器采用柔性PVDF压电材料作为发电材料，包括一层PVDF压电薄膜，两层聚酰亚胺薄膜，两根铜电极；所述的PVDF压电薄膜弯曲成波浪形状，两根铜电极通过焊锡丝焊接在上面，引出电极；波浪形PVDF压电能量收集器由三层材料构成，最上层和最下层的材料是柔性聚酰亚胺保护材料，中间层材料为PVDF压电发电材料；在PVDF压电薄膜上下两层表面均匀涂抹环氧树脂胶水，将两层聚酰亚胺薄膜各粘在PVDF薄膜的上下表面。

3.根据权利要求1所述的基于压电自供电的心率健康检测和步数收集装置，其特征在于：所述的能量收集存储电路模块采用LTC3588-1芯片收集能量，采用1F的超级电容作为存储结构，包括能量收集芯片LTC3588-1，电感L1，电容C1,C2,C3，超级电容C4；其中芯片LTC3588-1的PZ1和PZ2端口为芯片的输入端口，分别连接左脚和右脚的两个波浪形PVDF压电能量收集器的输出，两个波浪形PVDF压电能量收集器的输出采用并联的方式接入到PZ1和PZ2两个端口，电感L1和芯片LTC3588-1的SW引脚相连，另一个引脚作为输出端口引出去，电容C2的一个引脚和电感L1的输出引脚相连，另一个引脚和芯片LTC3588-1的GND引脚相连，电容C1的两个引脚分别和芯片LTC3588-1的VIN引脚和CAP引脚相连，电容C3的两个引脚分别和芯片LTC3588-1的VIN2引脚和GND引脚相连，超级电容C4的正极引脚和芯片LTC3588-1的VIN引脚相连，另一个引脚接地。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于压电自供电的心率健康检测和步数收集装置，其特征在于：所述的信号调理电路模块将传感器的输出经过电荷放大器，电压跟随器，电压抬升电路，电压比较器处理后传输给单片机；所述的信号调理电路模块包括三个运放单元A1,A2,A3，电容C5,C6,C7，电阻R1,R2,R3,R4,R5；其中VIN端口作为输入端口接PVDF压电薄膜传感器的输出，同时接运放单元A1的两个输入端口，VOUT端口为输出端口接单片机，电容C5的两个引脚分别接运放单元A1的负输入端和输出端，电容C6的两个引脚分别接运放单元A2的输出端口和地，电容C7的两个引脚分别接运放单元A2的输出端口和地，电阻R1的两个引脚分别接VCC和电阻R2的另一端，电阻R2的两个引脚分别接地和电阻R1的一个引脚，电阻R1和R2相连的引脚共同接入运放单元A2的正输入端，电阻R3的两个引脚分别接运放单元A2的输出端和电阻R4的一个引脚，电阻R4的两个引脚分别接运放单元A3的输出端口和电阻R3的一个引脚，电阻R3和R4相连的引脚共同接入运放单元A3的负输入端，电阻R5的两个引脚分别接运放单元A1的负输入端和输出端；信号调理电路模块中共包含三级运放单元，第一级运放单元A1和电阻R5和电容C5构成了电荷放大器，将VIN端输入的电荷信号转换成电压信号；第二级运放单元A2和电阻R1,R2,R3，电容C6,C7构成电压跟随器，同时电压跟随器与第一级运放单元A1构成电压抬升电路；第三级运放单元A3构成电压比较器，将经过抬升叠加后的混合非正弦信号整形放大为占空比不同的矩形波波形，经VOUT端输出。