[发明专利]一种压电自供能的老人足部健康监测系统

摘要

本发明提供一种压电自供能的老人足部健康监测系统，涉及智能电子产品技术领域以及生物医学领域。包括智能鞋部分和移动终端部分；其中，智能鞋部分主要包括PVDF模块、整流电路模块、储能模块、三轴加速度传感器、陀螺仪传感器及MCU主控制器,移动终端部分包括无线通信模块和移动终端分析模块；实现足部原始压力信号的读取以及老年人用户足部运动状态的判断；利用特定的整流电路与储能电路并结合PVDF柔性压感薄膜的可塑性和延展性实现整流和储能供能；本系统实现压电自供能，利用PVDF柔性压感薄膜的压电特性与易于收集足部压力信号的特性，解决了当前智能足部压力信号监测产品频繁充电或使用时电量不足的问题，实现了足部压力信号的有效提取，成本较低。

主权项

1.一种压电自供能的老人足部健康监测系统，其特征在于，包括智能鞋部分和移动终端部分；其中，智能鞋部分主要包括PVDF模块(1)、整流电路模块(2)、储能模块(3)、三轴加速度传感器(5)、陀螺仪传感器(6)及MCU主控制器(4),移动终端部分包括无线通信模块(7)和移动终端分析模块(8)；PVDF模块包括PVDF传感器(11)和PVDF压电发电模块(12)，PVDF传感器(11)用于持续记录老年人足底压力数据，PVDF压电发电模块(12)用于运动时持续发电并将产生的电能储存在储能模块(3)中；储能模块(3)包括储能电路(31)和可充电电池(32)；储能电路(31)为依次连接二极管、电容、开关、直流电压转换器，来自整流电路模块(2)的能量经二极管暂存于电容，当电容电压达到设定值时开关开启，电容开始放电，经直流电压转化器给可充电电池充电；当电容放电后，电压低于设定值时，开关关闭，电容开始充电，如此循环，从而将PVDF压电发电模块(12)产生的能量存储在可充电电池(32)中，为其他模块供能；MCU主控制器(4)位于柔性线路板上，用于控制整个系统并进行数据处理，该控制器通过外围电路与储能模块(3)相连接，用于将PVDF传感器(11)得到的人体足底压力分布、三轴加速度传感器(5)得到的加速度及陀螺仪传感器(6)得到的方向信息相结合分析得出人体足部压力信号及整个身体姿态控制信息；PVDF压电发电模块(12)包括底部(121)、压电体(122)和压块(123)；压电体(122)由弹性板(122a)和上下两侧压电材料(122b)组成，产生的电压通过正电极(122c)和负电极(122d)输出至整流电路模块(2)；底部(121)中包括容置腔(121a)，供弹性板(122a)上下弹动；容置腔(121a)的侧壁上开有条形嵌孔以及有与条形嵌孔位置相对应的螺纹孔(121b)；压块(123)包括压盘(123a)以及固定在压盘(123a)底面上的压杆；整流电路模块(2)主要包括倍压整流电路(21)、驱动电路(22)和充电电路(23)；倍压整流电路(21)将PVDF压电发电模块(12)产生较低的交流电压，用耐压较高的整流二极管和电容器整流出一个较高的直流电压；驱动电路(22)将倍压整流电路(21)产生的直流电压转化成为充电电路使用的充电电压；充电电路则实现电能的收集，传输至储能模块(3)；无线通信模块(7)为低功耗蓝牙模块，MCU主控制器(4)通过无线通信模块(7)与移动终端分析模块(8)交互进行数据传输。