[发明专利]一种射频能供能的自驱动无线传感节点及其能量管理方法

说明书

本发明公开了一种射频能供能的自驱动无线传感节点及其能量管理方法，属于无线传感技术领域。该方法包括以下步骤：PMIC转换射频能量输入，通过PMIC的阈值检测输出PGOOD和MCU的控制输出EN1、EN2共同控制与门、或门输出，进而控制两个负载开关通断实现PMIC能量输出为MCU、传感器和无线通信模块供能。本发明实现了射频能供能的无线传感节点自驱动，保证了在通信异常、或射频能量输入不稳定的情况下，MCU能够持续不断电工作，避免了数据丢失，当MCU检测到PGOOD为低时，不再采样传感器温度，并进入休眠模式，等待PGOOD上升沿唤醒，唤醒后发送上次采集的数据，避免了数据漏发。

技术领域

本发明涉及一种射频能供能的自驱动无线传感节点及其能量管理方法，属于无线传感技术领域。

背景技术

近年来随着微电子、无线通信和低功耗传感器的发展，无线传感网络技术得到了极大的发展。无线传感网络覆盖范围广，传感器节点数量多，传统的电池供电方式具有寿命有限，更换电池人工成本高昂，废旧电池环境污染问题等。因此一种能够从环境中获取能量的自驱动无线传感节点具有广泛的应用场景。自然界中的能量有太阳能、温差能、射频能、风能、振动能等，其中射频能不受环境变化影响和布线影响，且在空间中无处不在。

常见的无线传感节点分为供能模块、传感器模块、微控制器模块和无线通信模块。其中无线通信模块的收发能耗远远高于其他模块的能耗，因此需要一种能量管理方法，区分管理供能模块为能耗低的传感器模块、微控制器模块和能耗高的无线通信模块供能。

射频能量微弱，且受网络通量、信号质量影响较大，无线通信模块在通信时也会受通信质量影响，存在误码重发等情况，反复发送带来的巨大能耗和射频能输入的不稳定可能导致射频能供能的自驱动无线传感节点停止工作、信息丢失和漏发等问题。

综上所述，对于射频能供能的自驱动无线传感节点，现有技术存在的问题是：射频能的能量微弱，受网络通量、信号质量影响较大，无线通信模块受通信质量影响误码重发会带来巨大能耗，无线通信模块的收发能耗远远高于其他模块的能耗。需要一种能量管理方法协调以上问题，使射频能能够稳定可靠的驱动无线传感节点工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种射频能供能的自驱动无线传感节点及其能量管理方法，以解决现有技术存在的问题。

一种射频能供能的自驱动无线传感节点，无线传感节点包括射频能量输入模块、PMIC、或门、与门、第一负载开关、第二负载开关、传感器、MCU和无线通信模块，射频能量输入模块与PMIC电连接，PMIC分别与或门、第一负载开关、与门、第二负载开关电连接，第一负载开关分别与传感器和MCU电连接，第二负载开关与无线通信模块电连接，

PMIC分别与或门、与门和MCU信号连接，MCU分别与或门、与门和无线通信模块信号连接，或门与第一负载开关信号连接，与门与第二负载开关信号连接，传感器与MCU双向信号连接。

进一步的，射频能量输入模块包括能量采集天线、整流电路和滤波电路，其中，采集天线用于采集环境中的射频无线能量，整流电路和滤波电路用于对射频无线能量进行整流和滤波，最后输出直流电流。

一种射频能供能的自驱动无线传感节点的能量管理方法，基于上述的一种射频能供能的自驱动无线传感节点，

S1、电源管理芯片PMIC对射频能量输入进行电压转换，PMIC的输出电压Vout分别输出到或门和与门，PMIC的阈值检测输出信号PGOOD与MCU共同控制与门和或门输出，PGOOD同时还作为信号输入到MCU；

S2、随着PMIC转化射频能量输入，Vout逐渐上升，超过高压阈值后，PGOOD置高，或门输出置高，第一负载开关导通，MCU和传感器得电；

S3、MCU得电后，将控制信号EN1置高；

S4、MCU清空采集数据存放数组，之后周期性采集传感器数据，直到数据采集完成；