利用熱釋電傳感器的集成充電系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來隨著無線網(wǎng)絡(luò)智能傳感器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得在軍事國防，工業(yè)農(nóng)業(yè)，生物醫(yī)療，環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域的信息獲取能力有了很大的提高。在油氣管道光纖預(yù)警監(jiān)測、水質(zhì)生物預(yù)警、食品安全監(jiān)測預(yù)警、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警以及醫(yī)療無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)等各種系統(tǒng)中，常常面臨無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的供電系統(tǒng)功耗問題。而傳統(tǒng)的供電方式主要是靠電池組，由于傳感器節(jié)點數(shù)量較多，經(jīng)常需要更換電池組，造成不便且耗費巨大，而且電池的使用壽命有限。另外，醫(yī)療傳

2、感器節(jié)點不能頻繁地更換電池，否則影響人們的正常生活。而利用熱釋電集成充電系統(tǒng)，可以有效節(jié)省電能、延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，解決了大規(guī)模監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中無線傳感器節(jié)點的能耗問題，在整個節(jié)點設(shè)計中實現(xiàn)了體積小、低功耗和高精度。
　　 隨著傳感器類型的多元化和能量收集的多樣化，越來越多的可用于能量采集的元器件和傳感器被應(yīng)用到社會生活的各個領(lǐng)域，本文提出全新的能量采集理念，并對這種理念進(jìn)行探討，符合環(huán)保、節(jié)約和方便快捷的現(xiàn)代生活方式，通過設(shè)計實

3、現(xiàn)從環(huán)境中獲取能量并進(jìn)行存儲，盡可能的利用周圍環(huán)境的各種熱能源直接進(jìn)行能量收集、轉(zhuǎn)換和存儲，無需制冷、無需激勵信號，方便且有效可行。同時，利用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種低功耗領(lǐng)域的監(jiān)測。本文首先對熱釋電探測器原理進(jìn)行了介紹，進(jìn)而論述了能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理以及傳感器的相關(guān)知識內(nèi)容，并重點闡述了充電系統(tǒng)電路設(shè)計和實現(xiàn)該系統(tǒng)的相關(guān)電路，包括整流電路、升壓電路和相關(guān)控制電路，同時通過不同的電路來搭建和驗證。對電路構(gòu)建模塊的選型方面也作了較為詳細(xì)的介紹

4、，尤其是對用于整流電路模塊的多種電路元器件的選型進(jìn)行了比較與分析，從而盡可能地優(yōu)化了整流電路。
　　 本文設(shè)計了一種可以直接利用周圍環(huán)境中的熱信號對能量進(jìn)行收集和轉(zhuǎn)換從而實現(xiàn)多種能量收集的嵌入式微充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于監(jiān)測、預(yù)警等系統(tǒng)中的多個傳感器節(jié)點上。充電系統(tǒng)包含熱釋電單元、整流電路、DC/DC升壓電路和控制電路等模塊。本文首先探討了熱釋電傳感器單元的電參數(shù)，理論上分析了電參數(shù)在熱循環(huán)周期內(nèi)對充電電容電荷的影響。此外，主要