一种传感器电源电路制造技术

一种传感器电源电路属于电源电路技术领域，尤其涉及一种传感器电源电路。本发明专利技术提供一种抗干扰效果好的传感器电源电路。本发明专利技术包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其结构要点换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源电路
，尤其涉及一种传感器电源电路。
技术介绍
在用电安全监测中，电线电流、温度是需要采集和观测的主要参数，传感器的数据采集和传输需要电源，用电磁式线圈换能器采集电线周围交变的电磁场能量并转换为电能，为无线传感器的传感和数据发射提供电源，可自主实现用电安全监测。由于小体积线圈换能器的输出功率无法直接驱动无线传感器节点正常工作，因此需要电源管理电路对采集到的电能进行存储和释放。传统的电源管理电路采用桥式整流电路和控制电路结合，对电能进行存储；为了增加储能电容的存储能量，使用调理电路和DC-DC电路将管理电路的输出电压提高到，采用匹配电路和倍压电路使管理电路的输出电压达到无线传感节点的额定工作电压。然而，电线周围交变的电磁场频率为低频50Hz，受换能器线圈电感体积的限制，传统方法的管理电路品质因数很低，在弱电磁能量密度环境中50电路的输出功率不足以驱动无线传感节点正常工作。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种抗干扰效果好的传感器电源电路。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，本专利技术包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其结构要点换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。作为一种优选方案，本专利技术所述上变频匹配电路由变压器、双向开关和匹配电容组成；双线圈换能器与匹配电容Cl、C2分别形成变压器的初级回路和次级回路；变压器的初级回路设置了一个双向开关S、一个控制电路控制开关的导通和关断，通过开关导通和断开时间内电感与电容之间的震荡，实现频率上变换。作为另一种优选方案，本专利技术所述收发节点为无线收发节点，无线收发节点分别与PC机数据处理部分和温度电流传感器相连。本专利技术有益效果。本专利技术针对弱电磁场激励情况下，存储在超级电容中的能量不足以驱动小体积的自全式智能传感器工作的问题，设计了一种上变频电源管理电路，提高超级电容的充电功率。通过提高电路的工作频率来减小谐振电容值，增加电路的品质因数，使电路在微弱的环境能量中产生较高的输出功率，提高能量采集效率。实验表明，当电线中流通1A的交流电时，用线圈采集电线周围电磁场能量，上变频电源管理电路的充电速度是传统的全桥整流电路的1.6倍，能量采集效率是全桥整流电路的2倍。当0.1F的超级电容两端电压达到3.51V时，电容对无线传感节点放电，成功驱动最大功耗为90mW的无线收发节点正常工作。【附图说明】为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及【具体实施方式】，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术变频匹配电路原理图。图2是本专利技术瞬时能量采集功率对比图。【具体实施方式】如图所示，本专利技术包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其结构要点换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。所述上变频匹配电路由变压器、双向开关和匹配电容组成；双线圈换能器与匹配电容C1、C2分别形成变压器的初级回路和次级回路；变压器的初级回路设置了一个双向开关S、一个控制电路控制开关的导通和关断，通过开关导通和断开时间内电感与电容之间的震荡，实现频率上变换。所述收发节点为无线收发节点，无线收发节点分别与PC机数据处理部分和温度电流传感器相连。本专利技术电源管理电路由上变频匹配电路、AC/DC整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路组成。管理电路的工作情况为:电路经过频率上变换、匹配后整流输出，将电能存储在电容中。当电容两端电压达到预设门限电压时，控制电路启动稳压电路工作，将存储在电容中的能量释放，驱动无线收发节点工作。图中S是双向开关，Z1、Z2分别是匹配变压器的初级、次级电感，λ1、/?2分别是匹配变压器的初级、次级绕组匝数，奶、似分别是变压器初级、次级电感的内阻，#是互感，C1、C2分别是初级、次级回路的匹配电容，iLl{t)是流入初级电感的电流，iL2{t)是流出次级电感的电流。对上变频匹配电路变压器次级电感的输出电压进行了实验测试。磁芯选取相对磁导率//r=4500的铁氧体材料，内径为10mm。145变压器初级匝数为3000，次级匝数为1000，初级、次级等效电感分别为17.6H、3.2H，环路等效电阻分别是#1=478 Ω、#2=48 Ω。变压器初级环路匹配电容为0.22 μ F，次级环路匹配电容为InF。开关控制信号为频率100Hz，占空比50%，线圈套在电线周围，电流发生器输出电线电流为1A。上变频匹配电路实现了频率上变换，谐振电容值减小，电路的品质因数提高。与传统的全桥整流电路相比，上变频管理电路能够以较大的功率为储能超级电容充电，能量采集效率得到提闻。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明，对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术所提交的权利要求书确定的保护范围。【主权项】1.一种传感器电源电路，包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其特征在于换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。2.根据权利要求1所述一种传感器电源电路，其特征在于所述上变频匹配电路由变压器、双向开关和匹配电容组成；双线圈换能器与匹配电容Cl、C2分别形成变压器的初级回路和次级回路；变压器的初级回路设置了一个双向开关S、一个控制电路控制开关的导通和关断，通过开关导通和断开时间内电感与电容之间的震荡，实现频率上变换。3.根据权利要求1所述一种传感器电源电路，其特征在于所述收发节点为无线收发节点，无线收发节点分别与PC机数据处理部分和温度电流传感器相连。【专利摘要】一种传感器电源电路属于电源电路
，尤其涉及一种传感器电源电路。本专利技术提供一种抗干扰效果好的传感器电源电路。本专利技术包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其结构要点换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。【IPC分类】H02J7/00【公开号】CN105322588【申请号】CN201410362208【专利技术人】富强, 赖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器电源电路，包括换能器、变频匹配电路、整流电路、能量存储电路、控制电路和稳压输出电路，其特征在于换能器的输出端口与变频匹配电路的输入端口相连，变频匹配电路的输出端口与整流电路的输入端口相连，整流电路的输出端口与能量存储电路的输入端口相连，能量存储电路的输出端口与收发节点相连，控制电路的控制信号输出端口与稳压输出电路的控制信号输入端口相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：富强，赖安晏，
申请(专利权)人：富强，
类型：发明
国别省市：辽宁;21