[发明专利]基于多压电组合功率放大供能的温湿压实时监测装置

摘要

本发明公开了一种基于多压电组合功率放大供能的温湿压实时监测装置，其包括压电悬臂阵列、功率调理单元、能量存储单元、测量和无线发送单元以及控制单元，所述压电悬臂阵列的能量输出端连接功率调理单元，功率调理单元连接能量存储单元，能量存储单元连接测量和无线发送单元以及控制单元，控制单元分别连接功率调理单元、测量和无线发送单元；压电悬臂阵列产生的能量经由功率调理单元转化后送至能量存储单元储存，当能量存储单元所存储的能量达到阈值，便为功率调理单元、测量和无线发送单元以及控制单元供能。本发明由于采用了由压电悬臂阵列构成的能量采集模块，具有自供能能力，其应用范围和单次使用时间得到大幅度扩展，可减轻对电池的依赖。

主权项

基于多压电组合功率放大供能的温湿压实时监测装置，其特征是，包括：压电悬臂阵列、功率调理单元、能量存储单元、测量和无线发送单元以及控制单元，所述压电悬臂阵列的能量输出端连接功率调理单元，功率调理单元连接能量存储单元，能量存储单元连接测量和无线发送单元以及控制单元，控制单元分别连接功率调理单元、测量和无线发送单元；所述压电悬臂阵列产生的能量经由功率调理单元转化后送至能量存储单元储存，当能量存储单元所存储的能量达到阈值，便为功率调理单元、测量和无线发送单元以及控制单元供能，所述控制单元控制各部分协调工作，并控制测量和无线发送单元测量、发送测量数据；所述压电悬臂阵列包括基座、多个压电悬臂梁，所述压电悬臂梁包括金属板（102）、压电片（101），压电片（101）通过导电胶粘附于金属板（102）两侧，并由导线串联连接，分别从金属板（102）和压电片（101）上引出电极；所述基座包括一个环形结构件（104）或多个环形结构件（104）层叠，环形结构件（104）之间通过连接杆（106）固定；环形结构件（104）上均匀分布多个定位凹槽（105），压电悬臂梁一端固定在定位凹槽（105）内部，另一端悬空；安装在同一个环形结构件（104）上即同一层的压电悬臂梁通过导线串联连接，然后再将层与层之间的压电悬臂梁通过导线并联连接；所述同一层的压电悬臂梁的长度不同，以计算出的最优长度为中心，上下均匀浮动；所述功率调理单元、能量存储单元、测量和无线发送单元以及控制单元所在的电路板（107）通过连接杆（106）固定在基座上；所述电路板（107）为圆形，与环形结构件（104）层叠放置；所述功率调理单元包括非线性模块（201）和AC‑DC整流模块（202），所述非线性模块（201）包括串联的电感和模拟开关，模拟开关由单片机控制导通和断开，从而增加压电片（101）的阻尼作用时间，进而大幅增加压电片（101）的输出能量；所述能量存储单元包括DC‑DC转换模块和超级电容，DC‑DC转换模块将输入电压转换为额定电压输送给超级电容存储；所述测量和无线发送单元包括与无线发送模块相连的温湿度传感器和压力传感器；所述温湿度传感器、压力传感器和无线发送模块受控制单元控制，根据用户需求，间隔时间发送温湿压数据，或者设定一个阈值，当传感器测量的数据超过该阈值时，才向外部发送数据和报警信息。