[发明专利]自供电无线振动自主报警系统及其方法

摘要

本发明涉及一种自供电无线振动自主报警系统及方法，可以监测外界环境的机械振动，并在振动幅度高于特定预设阈值时自主无线发送报警/提示信号，属于传感器技术和物联网领域领域。本发明所述的自主报警微系统由振动自感知能量采集器、能量转换与存储单元、控制电路和无线发射电路组成。振动自感知能量采集器具有驱动阈值，在环境振动幅度低于阈值时不发电，只在环境振动幅度高于阈值时将振动的机械能转化成电能。发出的交流电在能量转换与存储单元中转化为直流并存储起来。控制电路检测到电能积攒到一定程度时，控制无线发射电路上电并发射报警/提示信号，报告事件的发生。

主权项

1.自供电无线振动自主报警系统，其特征在于：该系统包括至少一个利用驱动阈值发电的能量采集器、与所述能量采集器连接用于整流和存储能量的能量转换与存储电路、与能量转换与存储电路连接用于检测并判断所述能量转换与存储电路中电压是否超过其预设电压阈值的控制电路以及与该控制电路连接的无线发射电路；所述能量采集器为二级振动式能量采集器，其在为所述能量转换与存储电路、所述控制电路及所述无线发射电路提供能量的同时，还进行振动阈值判断，以实现对外界振动的检测及判断；所述能量转换与存储电路包括整流电路以及存储所述能量采集器输出的储能元件；所述控制电路为包括MCU的间歇检测电路或者无MCU的实时检测电路；其中，所述包括MCU的间歇检测电路至少包括：保证MCU顺利开启的开关电路，该电路有电压检测的功能，该电路所控制的开关控制MCU的地，该电路中电压检测器的阈值电压高于MCU启动并进入低功耗模式的电压；实现电压检测的超低功耗控制器MCU或专用集成处理器ASIP，MCU间歇性地检测电压，MCU间歇工作周期随程序固定或通过检测判断确定；RF模块开关，该开关控制RF模块的电源端；其中，所述开关电路包括：电压检测器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一MOS管，所述电压检测器的正输入端和负输入端分别与所述能量转换与存储电路的两个输出端连接，所述第一电阻的一端与所述电压检测器的正输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，同时与所述超低功耗控制器MCU或专用集成处理器ASIP的直流输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一MOS管的第一连接端连接，所述第三电阻的一端与所述电压检测器的正输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述电压检测器的输出端连接，同时与所述第一MOS管的栅极端连接，所述第一MOS管的第一连接端与所述超低功耗控制器MCU或专用集成处理器ASIP的负输入端连接，所述第一MOS管的第二连接端与所述电压检测器的负输入端连接；所述RF模块开关包括第二MOS管，所述第二MOS管的第一连接端与所述超低功耗控制器MCU或专用集成处理器ASIP的正输入端连接，所述第二MOS管的栅极端与所述超低功耗控制器MCU或专用集成处理器ASIP的输出端连接，所述第二MOS管的第二连接端作为输出端；所述无MCU的实时检测电路至少包括：由电阻分压网络和MOS管组成的高阈值检测电路；该电路通过调节电阻分压网络阻值之比确定最高阈值，当输入电压高于高阈值时，该电路MOS管打开；由MOS管和电压检测器组成低阈值检测电路，电压检测器的阈值就是低阈值，当输入电压低于于低阈值时，该电路MOS管、电压检测器等关闭；RF模块开关，该开关控制RF模块的电源端；其中，所述高阈值检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻及第一MOS管，所述第一电阻的一端与所述能量转换与存储电路的第一输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，同时与所述第一MOS管的栅极端连接，所述第二电阻的另一端与所述能量转换与存储电路的第二输出端连接，所述第一MOS管的第一连接端与所述第三电阻的一端连接，同时分别与所述低阈值检测电路及RF模块开关连接，所述第一MOS管的第二连接端与所述第二电阻的另一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻的一端连接；所述低阈值检测电路包括：第二MOS管及电压检测器，所述第二MOS管的栅极端与所述高阈值检测电路连接，所述第二MOS管的第一连接端与所述能量转换与存储电路的第一输出端连接，所述第二MOS管的第二连接端与所述电压检测器的正输入端连接，所述电压检测器的负输入端接地，所述电压检测器的输出端与所述RF模块开关连接；所述RF模块开关包括：第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管及第四电阻，所述第三MOS管的第一连接端与所述高阈值检测电路连接，所述第三MOS管的第二连接端与所述能量转换与存储电路的第二输出端连接，所述第三MOS管的栅极端与所述第四MOS管的栅极端连接，同时与所述低阈值检测电路的输出端连接，所述第四MOS管的第一连接端与所述第五MOS管的栅极端连接，同时与所述第四电阻的一端连接，所述第四MOS管的第二连接端与所述第三MOS管的第二连接端连接，所述第五MOS管的第一连接端与所述第四电阻的另一端连接，同时与所述能量转换与存储电路的第一输出端连接，所述第五MOS管的第二连接端作为输出端；所述无线发射电路用于发射预存的报警/提示信号；当外界激励振动阈值达到或高于所述驱动阈值以及所述控制电路检测到储能元件上的电压超过所述预设电压阈值时，所述无线发射电路发出预存报警/提示信号。