專利名稱：一種礦用能量再生無線傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線傳感器，尤其適用于一種煤礦井下使用的礦用能量再生無線傳感器。
背景技術：
由于在礦井下存在易燃易爆的特點，頻繁地更換電池會成為礦井下的安全隱患， 所以本實用新型根據(jù)礦井下存在熱能、機械能等形式的能源。隨著無線傳感器在廣泛的應用，其需要進一步技術更新將無線傳感器的應用更加深入，而制約其實際應用深入就是其供電形式，所以其供電問題受到了廣泛的關注。為了解決這些問題，人們想到了周圍環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換成電能收集并存儲起來，這些能量主要包括熱能、太陽能、風能和機械能。由于在礦井特殊環(huán)境下，現(xiàn)在技術比較成熟的太陽能、大型風能技術無法應用，而礦井下由于環(huán)境惡劣，沒有太陽能可供利用，而風能也無法利用，而相反熱能因為礦井下設備產(chǎn)生的熱能量雖然稀少卻因為靠近終端從而又利于收集存儲應用，除此之外，通過壓電材料將機械能轉(zhuǎn)換成電能也是礦井下具有實際意義的，因為礦井下大型機械本身在工作時會產(chǎn)生振動， 而這些系統(tǒng)本身的傳感器使用也相當廣泛，所以將此類機械能通過壓電式材料轉(zhuǎn)換成電能利用起來是一種方便，高效，綠色，節(jié)能的方法。但是現(xiàn)在礦井下傳感器依然處于電池或者在線供電情況下，對系統(tǒng)的靈活性，安全性都有較大的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可以將裝置周圍熱能轉(zhuǎn)換成電能量的礦用能量再生無線傳感器。為滿足上述目的，本實用新型的礦用能量再生無線傳感器，包括無線傳感器，還包括壓電式能量收集模塊，壓電式能量收集模塊的輸出端通過兩條直流母線分別連接整流模塊和Buck開關變換器的輸入端，整流模塊的輸出端通過兩條直流母線與Boost開關變換器的輸入端連接，Boost開關變換器的輸出端通過兩條直流母線與無線傳感器的輸入端相連， Buck開關變換器的輸出端通過兩條直流母線與超級電容器連接，Boost開關變換器和Buck 開關變換器的輸出端分別與控制器的輸入端相連，控制器的輸出端與Boost開關變換器和 Buck開關變換器的輸入端連接。所述壓電式能量收集模塊、整流模塊和Boost開關變換器的輸出端直流母線上均并聯(lián)有電容；所述壓電式能量收集模塊的型號為mide v21bl ；所述的整流模塊、Boost開關變換器和控制器集成一體，其型號為的LTC3108，Buck開關變換器型號為LTC3225-1，超級電容器為兩個0. 6F容量的電容。有益效果本實用新型設有壓電式能量收集模塊，通過將壓電能量收集模塊或者能量收集模塊加上收量存儲利用模塊，將電源模塊應用到不同的無線傳感器?？梢詫⒌V井下環(huán)境能量收集起來，并通過Buck開關變換器與超級電容器將熱能轉(zhuǎn)換成無線傳感器所需的電能形式，其生產(chǎn)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，具有廣泛的實用性。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的系統(tǒng)框圖。圖中1-壓電式能量收集模塊，2-整流模塊，3-Boost開關變換器，4-無線傳感器， 5-控制器，6-Buck開關變換器，7-超級電容器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述如
圖1所示，本實用新型的礦用能量再生無線傳感器包括壓電式能量收集模塊 1，整流模塊2，Boost開關變換器3，無線傳感器4，控制器5，Buck開關變換器6，超級電容器 7。其中壓電式能量收集模塊1為壓電式壓電式能量收集模塊，型號為mide v21bl，壓電式能量收集模塊1的輸出端通過兩條直流母線分別連接整流模塊2和Buck開關變換器6的輸入端，整流模塊2的輸出端通過兩條直流母線與Boost開關變換器3的輸入端連接，壓電式能量收集模塊1、整流模塊2和Boost開關變換器3的輸出端直流母線上均并聯(lián)有電容， Boost開關變換器3的輸出端通過兩條直流母線與無線傳感器4的輸入端相連，Buck開關變換器6的輸出端通過兩條直流母線與超級電容器7連接，超級電容器7為兩個0. 6F容量的電容，并通過整流模塊2通過電容器連接到負載4為負載提供合適的電平電壓和電流大小，Boost開關變換器3和Buck開關變換器6的輸出端分別與控制器5的輸入端相連，將信息傳送給控制器5，控制器5的輸出端與Boost開關變換器3和Buck開關變換器6的輸入端連接，將處理過的信息反饋回去，控制器5通過連接Boost開關變換器3和Buck開關變換器7，將電流電壓信息采集起來，通過計算得到需要的控制量，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整輸出以提高系統(tǒng)性能；系統(tǒng)通過Buck開關變換器6將壓電式能量收集模塊1與超級電容器7連接并將能量存儲起來，然后通過整流模塊2和Boost開關變換器3給無線傳感器4提供能量。本設計中，整流模塊2、Boost開關變換器3和控制器5使用型號為三者集成的LTC3108，Buck 開關變換器6的型號為LTC3225-1。
權利要求1.一種礦用能量再生無線傳感器，包括無線傳感器(4)，其特征在于還包括壓電式能量收集模塊(1)，壓電式能量收集模塊(1)的輸出端通過兩條直流母線分別連接整流模塊 (2)和Buck開關變換器(6)的輸入端，整流模塊(2)的輸出端通過兩條直流母線與Boost 開關變換器(3)的輸入端連接，Boost開關變換器(3)的輸出端通過兩條直流母線與無線傳感器(4)的輸入端相連，Buck開關變換器(6)的輸出端通過兩條直流母線與超級電容器(7) 連接，Boost開關變換器(3)和Buck開關變換器(6)的輸出端分別與控制器(5)的輸入端相連，控制器(5 )的輸出端與Boost開關變換器(3 )和Buck開關變換器(6 )的輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的礦用能量再生無線傳感器，其特征在于所述壓電式能量收集模塊(1)、整流模塊(2)和Boost開關變換器(3)的輸出端直流母線上均并聯(lián)有電容。
3.根據(jù)權利要求1所述的礦用能量再生無線傳感器，其特征在于所述壓電式能量收集模塊(1)的型號為mide v21bl。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的礦用能量再生無線傳感器，其特征在于所述的整流模塊(2)、Boost開關變換器(3)和控制器(5)集成一體，其型號為的LTC3108，Buck開關變換器(6)的型號為LTC3225-1，超級電容器(7)為兩個0. 6F容量的電容。
專利摘要一種礦用能量再生無線傳感器，它包括壓電式能量收集模塊，壓電式能量收集模塊與整流模塊串聯(lián)，與Buck開關變換器并聯(lián)，整流模塊與Boost開關變換器連接，Boost開關變換器與無線傳感器相連，Buck開關變換器與超級電容器并聯(lián)，Boost開關變換器和Buck開關變換器的輸出端分別與控制器的輸入端相連，將信息傳送給控制器，控制器的輸出端與Boost開關變換器和Buck開關變換器的輸入端連接，將處理過的信息反饋回去。設有壓電式能量收集模塊，可以將礦井下環(huán)境能量收集起來，并通過Buck開關變換器與超級電容器將熱能轉(zhuǎn)換成無線傳感器所需的電能形式，本設計生產(chǎn)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
文檔編號F03G7/00GK202023709SQ20112004541
公開日2011年11月2日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者喬海蓮, 于月森, 伍小杰, 周娟, 宗偉林, 左蘭, 戴鵬, 李世光 申請人:中國礦業(yè)大學