自供電壓電振動(dòng)采集電路的制作方法
【專利摘要】自供電壓電振動(dòng)采集電路，涉及壓電振動(dòng)采集技術(shù)。它為了解決傳統(tǒng)的壓電振動(dòng)信號(hào)采集電路因需要外來電源供電而導(dǎo)致壓電振動(dòng)信號(hào)采集電路通用性差的問題。本實(shí)用新型單一的壓電元件旁增加一個(gè)壓電傳感片，使壓電傳感片與壓電元件同步振動(dòng)，能提取到壓電元件的振動(dòng)信息，有效控制控制開關(guān)。利用壓電元件的振動(dòng)信號(hào)，集取電能，通過自回饋充電電路給蓄電池充電，解決了電池壽命有限的問題。采用蓄電池作為啟動(dòng)電源，可以快速為有源器件提供電源，使整體電路迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，無需等待蓄電時(shí)間，而且電壓輸出十分穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)現(xiàn)象而損壞元件。本實(shí)用新型適用于壓電振動(dòng)信號(hào)的采集。
【專利說明】自供電壓電振動(dòng)采集電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及壓電振動(dòng)采集技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]能量回收技術(shù)是無線傳感技術(shù)向微型化和實(shí)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在多種能源回收技術(shù)中，壓電由于其振動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不發(fā)熱、沒有電磁干擾、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而最受關(guān)注。但由于壓電輸出信號(hào)微弱，不能直接用于負(fù)載，即對(duì)于壓電振動(dòng)信號(hào)的采集電路的發(fā)展是必不可少的。但目前無源器件組成的信號(hào)采集電路的信號(hào)捕獲能力和信號(hào)捕獲率不高，而高效的信號(hào)采集電路如標(biāo)準(zhǔn)能量采集(Standard energy harvesting,簡(jiǎn)稱SEH)電路、同步電荷提取(Synchronous charge extraction簡(jiǎn)稱SCE)、雙同步開關(guān)電感電路(Double synchronized switch harvesting簡(jiǎn)稱DSSH)等中需要復(fù)雜信號(hào)檢測(cè)電路與控制電路，其中含有有源器件，需要外來電源供電等問題的存在，使其不能得到廣泛的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決傳統(tǒng)的壓電振動(dòng)信號(hào)采集電路因需要外來電源供電而導(dǎo)致壓電振動(dòng)信號(hào)采集電 路的通用性差的問題，提供一種自供電壓電振動(dòng)采集電路。
[0004]本實(shí)用新型所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路包括DSSH主電路、調(diào)理電路、供電電路、自回饋充電電路和懸臂梁3 ；
[0005]所述的DSSH主電路包括壓電元件1、整流電路4、雙向單通開關(guān)5、檢測(cè)電路6、第七電容C7、第二電感L2、第八電容C8和第十五二極管D15 ；
[0006]所述整流電路4包括第八二極管D8、第九二極管D9、第十二極管DlO和第^^一二極管D11，第八二極管D8的陽極連接第九二極管D9的陰極，第九二極管D9陽極連接第十一二極管Dll的陽極，第十一二極管Dll的陰極連接第十二極管DlO的陽極，第十二極管DlO的陰極連接第八二極管D8的陰極；
[0007]雙向單通開關(guān)5的壓電信號(hào)輸入端連接壓電元件I的負(fù)極，雙向單通開關(guān)5的壓電信號(hào)輸出端連接第十二極管DlO和第十一二極管Dll的公共端，壓電元件I的正極連接第八二極管D8和第九二極管D9的公共端；
[0008]檢測(cè)電路6包括第十二二極管D12、第十三二極管D13、第十四二極管D14、第一三極管Ql和第二三極管Q2，第十二二極管D12的陽極同時(shí)連接第一三極管Ql的基極和第十三二極管D13的陽極，第十二二極管D12的陰極同時(shí)連接第一三極管Ql的發(fā)射極和第七電容C7的一端，第一三極管Ql的集電極連接第十四二極管D14的陽極，第十四二極管D14的陰極連接第二三極管Q2的基極，第二三極管Q2的集電極連接第十三二極管D13的陰極，第二三極管Q2的發(fā)射極同時(shí)連接第二電感L2的一端、第八電容C8的一端和負(fù)載RL的一端，第二電感L2的另一端同時(shí)連接第十五二極管D15的陽極、第七電容C7的另一端、第九二極管D9的陽極、十一二極管Dll的陽極和壓電元件I的負(fù)極，第十五二極管D15的陰極同時(shí)連接第八電容CS的另一端和負(fù)載RL的另一端；[0009]調(diào)理電路包括壓電傳感2、微分器7和過零比較器8，所述壓電傳感2的探測(cè)信號(hào)輸出端連接微分器7的探測(cè)信號(hào)輸入端，微分器7的微分信號(hào)輸出端連接過零比較器8的比較信號(hào)輸入端，過零比較器8的比較結(jié)果信號(hào)輸出端為調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端;
[0010]供電電路包括第五二極管D5、蓄電池9、開關(guān)SI和反向電源器10，第五二極管D5陽極為供電電路的充電電源輸入信號(hào)端，第五二極管D5的陰極同時(shí)連接開關(guān)SI的一端和蓄電池9的正極，蓄電池9的負(fù)極連接反向電源器10的電壓輸入端，開關(guān)SI的另一端連接反向電源器10的供電信號(hào)輸入端；
[0011]自回饋充電電路包括升壓整流電路11、第五電容C5、第六二極管D6和蓄電池專用芯片電路12，蓄電池專用芯片電路12采用MAX1811芯片實(shí)現(xiàn)；
[0012]升壓整流電路11包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4，第一電容Cl的一端為自回饋充電電路的信號(hào)輸入端，第一電容Cl的另一端同時(shí)連接第一二極管Dl的陰極、第二二極管D2的陽極和第三電容C3的一端，第三電容C3的另一端同時(shí)連接第三二極管D3的陰極和第四二極管D4的陽極，第四二極管D4的陰極同時(shí)連接第四電容C4的一端、第六二極管D6的陽極和第五電容C5的一端，第四電容C4的另一端同時(shí)連接第三二極管D3的陽極、第二二極管D2的陰極和第二電容C2的一端，第二電容C2的另一端、第一二極管Dl的陽極和第五電容C5的另一端接地，第六二極管D6的陰極連接MAX1811芯片的IN引腳，MAX1811芯片的BATl引腳為自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端；
[0013]調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端連接DSSH主電路中雙向單通開關(guān)5的兩個(gè)開關(guān)信號(hào)輸入端；微分器7的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器10的電壓輸出端和開關(guān)SI與反向電源器10的公共端；過零比較器8的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器10的電壓輸出端和開關(guān)SI與反向電源器10的公共端；供電電路的充電電源輸入信號(hào)端連接自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端，自回饋充電電路的信號(hào)輸入端連接壓電元件I的正極；
[0014]壓電元件I與壓電傳感2均貼附在懸臂梁3上。
[0015]本實(shí)用新型所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路的DSSH主電路由壓電元件I的振動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)經(jīng)過雙向單通開關(guān)5諧振采集，雙向單通開關(guān)5由調(diào)理電路輸出的信號(hào)(0UT4)控制，這樣保證了每一個(gè)時(shí)刻都有I個(gè)雙向單通開關(guān)5中的MOSFET管導(dǎo)通，由于與MOSFET管串聯(lián)的二極管的存在，導(dǎo)通具有單向性，這樣保證了壓電元件I與第一電感LI產(chǎn)生LC的振蕩只能進(jìn)行1/2個(gè)周期，從而有效的采集壓電信號(hào)。由檢測(cè)電路6組成的DC-DC變換器進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，即當(dāng)壓電元件I與第一電感LlLl產(chǎn)生LC的振蕩期間，給第七電容C7充電，此時(shí)第一三極管Ql截止，當(dāng)LC振蕩1/2個(gè)周期電流降為0，此時(shí)第一三極管Ql導(dǎo)通，第二三極管Q2導(dǎo)通，“能量中轉(zhuǎn)站”第七電容C7通過第一三極管Ql和第二三極管Q2與第二電感L2產(chǎn)生LC振蕩，電流由第一三極管Ql和第二三極管Q2流向第二電感L2，當(dāng)?shù)谄唠娙軨7電壓低于第二三極管Q2導(dǎo)通電壓時(shí),第二三極管Q2截止,能量傳輸完成，第二電感L2將為負(fù)載提供信號(hào)。
[0016]調(diào)理電路中的壓電傳感2輸出與壓電元件I同相位同頻率的正弦信號(hào)，經(jīng)微分器7處理，使壓電傳感2產(chǎn)生的電壓信號(hào)延遲90°再經(jīng)過過零比較器8處理，產(chǎn)生占空比為50%的一串脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)控制DSSH主電路中的雙向單通開關(guān)5的兩個(gè)MOSFET的門極使其中一個(gè)導(dǎo)通另一個(gè)關(guān)閉，從而保證有效控制壓電元件I與第一電感LI產(chǎn)生LC振蕩進(jìn)行的周期。
[0017]供電電路是有蓄電池9提供總體電路中的有源器件需直流正電源，再由一個(gè)低功耗的反向電源器10產(chǎn)生負(fù)電源。供給調(diào)理電路中的微分器7和過零比較器8的放大器，使其能夠正常工作。
[0018]自回饋充電電路同時(shí)采集壓電元件I的信號(hào)，僅有升壓整流電路11整流升壓后存到超級(jí)電容第五電容C5中，再經(jīng)蓄電池專用芯片12經(jīng)過第十五二極管D15(使電流單向流通)給蓄電池9充電，使其能夠連續(xù)工作。
[0019]本實(shí)用新型適用于壓電振動(dòng)信號(hào)的采集。
[0020]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本實(shí)用新型是基于雙同步開關(guān)電感電路(DSSH)的高效能量采集的特點(diǎn)，提供一個(gè)自供電電源，使其成為自適應(yīng)電路；本實(shí)用新型通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用；
[0022]2、在單一的壓電元件旁增加一個(gè)壓電傳感2，使壓電傳感2與壓電元件I同步振動(dòng)，能提取到壓電元件的振動(dòng)信息，有效控制控制開關(guān)。
[0023]3、利用壓電元件I的振動(dòng)信號(hào)，集取電能，通過自回饋充電電路給蓄電池9充電，解決了電池壽命有限的問題。
[0024]4、采用蓄電池9 作為啟動(dòng)電源，可以快速為有源器件提供電源，使整體電路迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，無需等待蓄電時(shí)間，而且電壓輸出十分穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)現(xiàn)象而損壞元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為實(shí)施方式一中的壓電懸臂梁3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為實(shí)施方式一中的DSSH主電路的電路圖；
[0027]圖3為實(shí)施方式一中的調(diào)理電路的電路圖；
[0028]圖4為實(shí)施方式一中的供電電路的電路圖；
[0029]圖5為實(shí)施方式一中的自回饋充電電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路包括DSSH主電路、調(diào)理電路、供電電路、自回饋充電電路和懸臂梁3 ；
[0031]所述的DSSH主電路包括壓電元件1、整流電路4、雙向單通開關(guān)5、檢測(cè)電路6、第七電容C7、第二電感L2、第八電容C8和第十五二極管D15 ；
[0032]所述整流電路4包括第八二極管D8、第九二極管D9、第十二極管DlO和第^^一二極管D11，第八二極管D8的陽極連接第九二極管D9的陰極，第九二極管D9陽極連接第十一二極管Dll的陽極，第十一二極管Dll的陰極連接第十二極管DlO的陽極，第十二極管DlO的陰極連接第八二極管D8的陰極；
[0033]雙向單通開關(guān)5的壓電信號(hào)輸入端連接壓電元件I的負(fù)極，雙向單通開關(guān)5的壓電信號(hào)輸出端連接第十二極管DlO和第十一二極管Dll的公共端，壓電元件I的正極連接第八二極管D8和第九二極管D9的公共端；
[0034]檢測(cè)電路6包括第十二二極管D12、第十三二極管D13、第十四二極管D14、第一三極管Ql和第二三極管Q2，第十二二極管D12的陽極同時(shí)連接第一三極管Ql的基極和第十三二極管D13的陽極，第十二二極管D12的陰極同時(shí)連接第一三極管Ql的發(fā)射極和第七電容C7的一端，第一三極管Ql的集電極連接第十四二極管D14的陽極，第十四二極管D14的陰極連接第二三極管Q2的基極，第二三極管Q2的集電極連接第十三二極管D13的陰極，第二三極管Q2的發(fā)射極同時(shí)連接第二電感L2的一端、第八電容C8的一端和負(fù)載RL的一端，第二電感L2的另一端同時(shí)連接第十五二極管D15的陽極、第七電容C7的另一端、第九二極管D9的陽極、十一二極管Dll的陽極和壓電元件I的負(fù)極，第十五二極管D15的陰極同時(shí)連接第八電容CS的另一端和負(fù)載RL的另一端；
[0035]調(diào)理電路包括壓電傳感2、微分器7和過零比較器8，所述壓電傳感2的探測(cè)信號(hào)輸出端連接微分器7的探測(cè)信號(hào)輸入端，微分器7的微分信號(hào)輸出端連接過零比較器8的比較信號(hào)輸入端，過零比較器8的比較結(jié)果信號(hào)輸出端為調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端;
[0036]供電電路包括第五二極管D5、蓄電池9、開關(guān)SI和反向電源器10，第五二極管D5陽極為供電電路的充電電源輸入信號(hào)端，第五二極管D5的陰極同時(shí)連接開關(guān)SI的一端和蓄電池9的正極，蓄電池9的負(fù)極連接反向電源器10的電壓輸入端，開關(guān)SI的另一端連接反向電源器10的供電信號(hào)輸入端；
[0037]自回饋充電電路包括升壓整流電路11、第五電容C5、第六二極管D6和蓄電池專用芯片電路12，蓄電池專用芯片電路12采用MAX1811芯片實(shí)現(xiàn)；
[0038]升壓整流電路11包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4，第一電容Cl的一端為自回饋充電電路的信號(hào)輸入端，第一電容Cl的另一端同時(shí)連接第一二極管Dl的陰極、第二二極管D2的陽極和第三電容C3的一端，第三電容C3的另一端同時(shí)連接第三二極管D3的陰極和第四二極管D4的陽極，第四二極管D4的陰極同時(shí)連接第四電容C4的一端、第六二極管D6的陽極和第五電容C5的一端，第四電容C4的另一端同時(shí)連接第三二極管D3的陽極、第二二極管D2的陰極和第二電容C2的一端，第二電容C2的另一端、第一二極管Dl的陽極和第五電容C5的另一端接地，第六二極管D6的陰極連接MAX1811芯片的IN引腳，MAX1811芯片的BATl引腳為自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端；
[0039]調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端連接DSSH主電路中雙向單通開關(guān)5的兩個(gè)開關(guān)信號(hào)輸入端；微分器7的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器10的電壓輸出端和開關(guān)SI與反向電源器10的公共端；過零比較器8的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器10的電壓輸出端和開關(guān)SI與反向電源器10的公共端；供電電路的充電電源輸入信號(hào)端連接自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端，自回饋充電電路的信號(hào)輸入端連接壓電元件I的正極；
[0040]壓電元件I與壓電傳感2均貼附在懸臂梁3上。
[0041]本實(shí)用新型中，供電電路的充電電源輸入信號(hào)由自回饋充電電路的輸出信號(hào)(OUTl)給出，自回饋充電電路的輸入信號(hào)是由圖DSSH主電路中的壓電元件I發(fā)出的信號(hào)(OUTO)給出。DSSH主電路由壓電元件I的振動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)經(jīng)過雙向單通開關(guān)5諧振采集，雙向單通開關(guān)5由調(diào)理電路輸出的信號(hào)(0UT4)控制，這樣保證了每一個(gè)時(shí)刻都有I個(gè)雙向單通開關(guān)5中的MOSFET管導(dǎo)通，由于與MOSFET管串聯(lián)的二極管的存在，導(dǎo)通具有單向性，這樣保證了壓電元件I與第一電感LI產(chǎn)生LC的振蕩只能進(jìn)行1/2個(gè)周期，從而有效的采集壓電信號(hào)。由檢測(cè)電路6組成的DC-DC變換器進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，即當(dāng)壓電元件I與第一電感LlLl產(chǎn)生LC的振蕩期間，給第七電容C7充電，此時(shí)第一三極管Ql截止，當(dāng)LC振蕩1/2個(gè)周期電流降為0，此時(shí)第一三極管Ql導(dǎo)通，第二三極管Q2導(dǎo)通，“能量中轉(zhuǎn)站”第七電容C7通過第一三極管Ql和第二三極管Q2與第二電感L2產(chǎn)生LC振蕩，電流由第一三極管Ql和第二三極管Q2流向第二電感L2，當(dāng)?shù)谄唠娙軨7電壓低于第二三極管Q2導(dǎo)通電壓時(shí)，第二三極管Q2截止，能量傳輸完成，第二電感L2將為負(fù)載提供信號(hào)。
[0042]調(diào)理電路中的壓電傳感2輸出與壓電元件I同相位同頻率的正弦信號(hào)，經(jīng)微分器7處理，使壓電傳感2產(chǎn)生的電壓信號(hào)延遲90°再經(jīng)過過零比較器8處理，產(chǎn)生占空比為50%的一串脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)控制DSSH主電路中的雙向單通開關(guān)5的兩個(gè)MOSFET的門極使其中一個(gè)導(dǎo)通另一個(gè)關(guān)閉，從而保證有效控制壓電元件I與第一電感LI產(chǎn)生LC振蕩進(jìn)行的周期。
[0043]供電電路是有蓄電池9提供總體電路中的有源器件需直流正電源，再由一個(gè)低功耗的反向電源器10產(chǎn)生負(fù)電源。供給調(diào)理電路中的微分器7和過零比較器8的放大器，使其能夠正常工作。
[0044]自回饋充電電路同時(shí)采集壓電元件I的信號(hào)，僅有升壓整流電路11整流升壓后存到超級(jí)電容第五電容C5中，再經(jīng)蓄電池專用芯片12經(jīng)過第十五二極管D15(使電流單向流通)給蓄電池9充電，使其能夠連續(xù)工作。
[0045]使用時(shí)，先閉合供電電路中的開關(guān)SI，使其通電，然后壓電懸臂梁3開始振動(dòng)即可，此時(shí)系統(tǒng)開始進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0046]本實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0047]1、本實(shí)施方式是基于雙同步開關(guān)電感電路(DSSH)的高效能量采集的特點(diǎn)，提供一個(gè)自供電電源，使其成為自適應(yīng)電路；本實(shí)用新型通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用；
[0048]2、在單一的壓電元件旁增加一個(gè)壓電傳感2，使壓電傳感2與壓電元件I同步振動(dòng)，能提取到壓電元件的振動(dòng)信息，有效控制控制開關(guān)。
[0049]3、利用壓電元件I的振動(dòng)信號(hào)，集取電能，通過自回饋充電電路給蓄電池9充電，解決了電池壽命有限的問題。
[0050]4、采用蓄電池9作為啟動(dòng)電源，可以快速為有源器件提供電源，使整體電路迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，無需等待蓄電時(shí)間，而且電壓輸出十分穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動(dòng)現(xiàn)象而損壞元件。
[0051]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的反向電源器10采用ME7660芯片實(shí)現(xiàn)。
[0052]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的蓄電池專用芯片電路12包括MAX1811芯片、第一電阻R1、第二電阻R2、第七二極管D7、第六電容C6和第三電阻R3，第六二極管D6的陰極同時(shí)連接第一電阻Rl的一端、第二電阻R2的一端、MAX1811芯片IN引腳、SELV引腳和EN引腳，第二電阻R2的另一端連接第七二極管D7的陽極，第七二極管D7
的陰極、第一電阻Rl的另一端和MAX1811芯片的謂I引腳接地，MAX1811芯片的BATl引腳
連接第六電容C6的一端，第六電容C6的另一端接地，MAX1811芯片的SELI引腳連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端和MAX1811芯片的GND引腳接地。
[0053]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的微分器7和過零比較器8均采用放大器實(shí)現(xiàn)。
[0054]本實(shí)施方式中，微分器7中的放大器的輸入電源信號(hào)由供電電路中ME7660芯片的V+引腳和V引腳提供，過零比較器8中的放大器的輸入電源信號(hào)也由供電電路中ME7660芯片的V+引腳和V引腳提供。
【權(quán)利要求】
1.自供電壓電振動(dòng)采集電路，其特征在于:它包括DSSH主電路、調(diào)理電路、供電電路、自回饋充電電路和懸臂梁(3); 所述的DSSH主電路包括壓電元件(I)、整流電路(4)、雙向單通開關(guān)(5)、檢測(cè)電路(6)、第七電容(C7)、第二電感(L2)、第八電容(C8)和第十五二極管(D15)； 所述整流電路(4)包括第八二極管(D8)、第九二極管(D9)、第十二極管(DlO)和第十一二極管(D11)，第八二極管(D8)的陽極連接第九二極管(D9)的陰極，第九二極管(D9)陽極連接第十一二極管(Dll)的陽極，第十一二極管(Dll)的陰極連接第十二極管(DlO)的陽極，第十二極管(DlO)的陰極連接第八二極管(D8)的陰極； 雙向單通開關(guān)(5)的壓電信號(hào)輸入端連接壓電元件(I)的負(fù)極，雙向單通開關(guān)(5)的壓電信號(hào)輸出端連接第十二極管(DlO)和第十一二極管(Dll)的公共端，壓電元件(I)的正極連接第八二極管(D8)和第九二極管(D9)的公共端； 檢測(cè)電路(6)包括第十二二極管(D12)、第十三二極管(D13)、第十四二極管(D14)、第一三極管(Ql)和第二三極管(Q2)，第十二二極管(D12)的陽極同時(shí)連接第一三極管(Ql)的基極和第十三二極管(D13)的陽極，第十二二極管(D12)的陰極同時(shí)連接第一三極管(Ql)的發(fā)射極和第七電容(C7)的一端，第一三極管(Ql)的集電極連接第十四二極管(D14)的陽極，第十四二極管(D14)的陰極連接第二三極管(Q2)的基極，第二三極管(Q2)的集電極連接第十三二極管(D13)的陰極，第二三極管(Q2)的發(fā)射極同時(shí)連接第二電感(L2)的一端、第八電容(C8)的一端和負(fù)載(RL)的一端,第二電感(L2)的另一端同時(shí)連接第十五二極管(D15)的陽極、第七電容(C7)的另一端、第九二極管(D9)的陽極、十一二極管(Dll)的陽極和壓電元件(I)的負(fù)極，第十五二極管(D15)的陰極同時(shí)連接第八電容(CS)的另一端和負(fù)載(RL)的另一端； 調(diào)理電路包括壓電傳感片(2 )、微分器(7 )和過零比較器(8 )，所述壓電傳感片(2 )的探測(cè)信號(hào)輸出端連接微分器(7)的探測(cè)信號(hào)輸入端，微分器(7)的微分信號(hào)輸出端連接過零比較器(8)的比較信號(hào)輸入端，過零比較器(8)的比較結(jié)果信號(hào)輸出端為調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端； 供電電路包括第五二極管(D5)、蓄電池(9)、開關(guān)(SI)和反向電源器(10)，第五二極管(D5)陽極為供電電路的充電電源輸入信號(hào)端，第五二極管(D5)的陰極同時(shí)連接開關(guān)(SI)的一端和蓄電池(9)的正極，蓄電池(9)的負(fù)極連接反向電源器(10)的電壓輸入端，開關(guān)(SI)的另一端連接反向電源器(10)的供電信號(hào)輸入端； 自回饋充電電路包括升壓整流電路(11)、第五電容(C5)、第六二極管(D6)和蓄電池專用芯片電路(12)，蓄電池專用芯片電路(12)采用MAX1811芯片實(shí)現(xiàn)； 升壓整流電路(11)包括第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)和第四二極管(D4)，第一電容(Cl)的一端為自回饋充電電路的信號(hào)輸入端，第一電容(Cl)的另一端同時(shí)連接第一二極管(Dl)的陰極、第二二極管(D2)的陽極和第三電容(C3)的一端，第三電容(C3)的另一端同時(shí)連接第三二極管(D3)的陰極和第四二極管(D4)的陽極，第四二極管(D4)的陰極同時(shí)連接第四電容(C4)的一端、第六二極管(D6)的陽極和第五電容(C5)的一端,第四電容(C4)的另一端同時(shí)連接第三二極管(D3)的陽極、第二二極管(D2)的陰極和第二電容(C2)的一端，第二電容(C2)的另一端、第一二極管(Dl)的陽極和第五電容(C5)的另一端接地，第六二極管(D6)的陰極連接MAX1811芯片的IN引腳，MAX1811芯片的BATl引腳為自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端； 調(diào)理電路的開關(guān)控制信號(hào)輸出端連接DSSH主電路中雙向單通開關(guān)(5)的兩個(gè)開關(guān)信號(hào)輸入端；微分器(7 )的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器(10 )的電壓輸出端和開關(guān)(SI)與反向電源器(10)的公共端；過零比較器(8)的兩個(gè)電源信號(hào)輸入端分別連接反向電源器(10)的電壓輸出端和開關(guān)(SI)與反向電源器(10)的公共端；供電電路的充電電源輸入信號(hào)端連接自回饋充電電路的充電電源信號(hào)輸出端，自回饋充電電路的信號(hào)輸入端連接壓電元件(I)的正極； 壓電元件(I)與壓電傳感片(2 )均貼附在懸臂梁(3 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路，其特征在于:所述的反向電源器(10)采用ME7660芯片實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路，其特征在于:所述的蓄電池專用芯片電路(12)包括MAX1811芯片、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第七二極管(D7)、第六電容(C6)和第三電阻(R3)，第六二極管(D6)的陰極同時(shí)連接第一電阻(Rl)的一端、第二電阻(R2)的一端、MAX1811芯片IN引腳、SELV引腳和EN引腳，第二電阻(R2)的另一端連接第七二極管(D7)的陽極，第七二極管(D7)的陰極、第一電阻(Rl)的另一端和MAX1811芯片的H引腳接地，MAX1811芯片的BATl引腳連接第六電容(C6)的一端，第六電容(C6)的另一端接地，MAX1811芯片的SELI引腳連接第三電阻(R3)的一端，第三電阻(R3)的另一端和MAX1811芯片的GND引腳接地 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電壓電振動(dòng)采集電路，其特征在于:所述的微分器(7)和過零比較器(8)均采用放大器實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203775080SQ201420093418
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】張穎, 李悠, 崔洋, 楊奉佑, 王暄, 邱成軍 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)