[发明专利]利用环境微弱能量供电的间隙性数字式传感器工作电源

说明书

技术领域

本发明涉及弱电供电技术，特别是涉及一种利用环境微弱能量供电的间隙性数字式传感器工作电源的技术。

背景技术

传感器是工业或楼宇自动化领域的重要设备，用于将自动化设备需要采集的温度、流量、振动、照度、浓度等非电信号以及电流、电压等电气信号转换成自动化设备能够采集的模拟信号或数字信号。发送数字测量信号的传感器可以简称为数字传感器。

现有的数字式传感器，因其内部存在微处理器、采样电路和通讯接口等器件，需要为其提供5V或3.3V或其它规格直流电压。因此现有传感器是需要采用电池供电或外部电源线供电的，这些外部电源线提供诸如AC220V或DC24V或其它规格电源，例如采用CT输出供电等，通过传感器内部的DC/DC或三端稳压器件输出5V或3.3V或其它规格直流电压，为传感器的内部电路提供所需要的工作电源。由于大多数自动化设备对信号量采集的密度要求不高，因此数字式传感器可以采用类似“休眠-唤醒工作-休眠-再次唤醒工作”这种间隙性的工作模式。

采用电池供电的传感器，由于电池容量有限，并且电池自身存在泄漏电流，使得这类传感器必须定期更换电池，才能保持长期工作。当工业自动化现场安装的传感器数量庞大的场合，例如一个县级电网的电力设备如果在所有关心点监测点均安装上在线温度传感器，那么所需要的温度传感器数量可能达上万套，因此在这种安装规模下，更换电池将变成一桩非常困难的事。

采用外部电源线供电的传感器，必须涉及到电源线的布设，这将在施工时增加工作量，而在有些高电压场合，布设的电源线将严重影响原有电气设备的绝缘性能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种无需布设大量电源线，能降低施工工作量，减少间隙性数字式传感器布线对周边电气设备影响的利用环境微弱能量供电的间隙性数字式传感器工作电源。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种利用环境微弱能量供电的间隙性数字式传感器工作电源，其特征在于：包括储能回路、电压切换回路，及至少一个用于收集环境微弱能量的微弱能量收集装置；

所述微弱能量收集装置有两类，其中一类为输出交流电的微弱能量收集装置，另一类为输出直流电的微弱能量收集装置；

输出交流电的各微弱能量收集装置的电源输出端经一整流回路接到储能回路的正负电源端；

输出直流电的各微弱能量收集装置的正负电源输出端分别接到储能回路的正负电源端；

所述储能回路由单个储能电容构成，或由多个储能电容以串并联方式组合而成，储能回路的负电源端构成工作电源的负电源供电端；

所述电压切换回路包括一个切换比较器、一个电子切换开关；

所述切换比较器的输出端接到电子切换开关的控制端，切换比较器的正相输入端接到外部参考电压发生源，切换比较器的反相输入端经一分压电阻接到储能回路的负电源端，并经另一分压电阻接到储能回路的正电源端；

所述电子切换开关的一端接到储能回路的正电源端，另一端构成电压切换回路的正电源输出端。

进一步的，所述切换比较器是一施密特比较器，所述电子切换开关是一场效应开关管。

进一步的，所述整流回路由一全桥整流器件构成，所述全桥整流器件的两个输出端分别接到储能回路的正负电源端，全桥整流器件的两个输入端分别接到输出交流电的各微弱能量收集装置的电源输出端。

进一步的，还包括一稳压回路，所述稳压回路设有一正电源输入端、一负电源输入端、一正电源输出端，稳压回路的正电源输入端接到电压切换回路的正电源输出端，稳压回路的负电源输入端接到储能回路的负电源端，稳压回路的正电源输出端构成工作电源的正电源稳压供电端。

进一步的，所述稳压回路由一个三端稳压器构成，所述三端稳压器的正电源输入端接到电压切换回路的正电源输出端，三端稳压器的负电源输入端接到储能回路的负电源端，三端稳压器的正电源输出端构成工作电源的正电源稳压供电端。

进一步的，还包括一限压回路，所述限压回路与储能回路并联。

进一步的，所述限压回路由单个稳压二极管构成，该稳压二极管的正负电源端分别接到储能回路的正负电源端。

进一步的，所述微弱能量收集装置包括电磁感应电收集装置、光电转换装置、风电转换装置、压电转换装置、热电转换装置。