[发明专利]一种基于射频能供能的无线传感节点及其唤醒与自驱动方法

说明书

本发明公开了一种基于射频能供能的无线传感节点及其唤醒与自驱动方法。PMIC对射频能输入进行电压转换，为其后超级电容充能，充能电压达到PMIC预设阈值后，PMIC连接的负载开关导通，其后传感器、MCU及无线通信模块得电。无线通信模块在与主机连接后，发送连接指示唤醒MCU，MCU采集传感器信息并通过无线通信模块发送给主机。本发明通过带有阈值检测的PMIC、低漏电流的负载开关和超级电容配合实现了射频能的存储；通过休眠唤醒机制最大化降低射频能的放电损耗；通过射频能存储、释放的精细管理实现了射频能供能的无线传感节点自驱动。

技术领域

本发明属于无线传感技术领域；具体涉及一种基于射频能供能的无线传感节点及其唤醒与自驱动方法。

背景技术

近年来随着微电子、无线通信和低功耗传感器的发展，无线传感网络技术得到了极大的发展。无线传感网络由多个无线传感节点和主机组成。

无线传感网络覆盖范围广，传感器节点数量多，传统的电池供电方式具有寿命有限，更换电池人工成本高昂，废旧电池环境污染问题等。因此一种无需电池的自驱动无线传感节点具有广泛的应用场景。自然界中的能量有太阳能、温差能、射频能、风能、振动能等，其中射频能不受环境变化影响和布线影响，且在空间中无处不在。因此，射频能的采集与应用受到了越来越广泛的关注。使用射频能构建一种自驱动无线传感节点具有十分广阔的应用前景。然而射频能采集在经过空间损耗后，功率输出为几十到几百uW，无法直接驱动常见的无线传感节点。

如果要使用射频能驱动常见的无线传感节点，需要使用存储媒介先把射频能储存起来，当储存的能量足够，打开放电开关，释放能量，驱动无线传感节点工作。另外在射频能驱动无线传感节点工作时，需尽量减少不必要的能量消耗。

发明内容

本发明提供一种基于射频能供能的无线传感节点及其唤醒与自驱动方法，用以解决射频能的能量微弱，无法直接驱动常见的无线传感节点的问题，可以最大化的降低射频能量在应用中的损耗，通过储能、能量释放、休眠唤醒这三个环节的配合应用实现基于射频能供能的无线传感节点自驱动。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于射频能供能的无线传感节点，所述无线传感节点包括射频能量输入、PMIC、超级电容、负载开关、传感器、MCU和无线通信模块，所述射频能量输入与PMIC相连接，所述PMIC与超级电容和负载开关相连接，所述负载开关与传感器、MCU和无线通信模块相连接，所述传感器与MCU相连接，所述MCU与无线通信模块相连接，所述无线通信模块与主机无线连接。

一种基于射频能供能的无线传感节点的唤醒及自驱动方法，所述无线传感节点的唤醒及自驱动方法包括以下步骤：

步骤1：射频输入能量至超级电容；

步骤2：检测超级电容是否达到高压阈值，达到高压阈值给传感器、MCU和无线通信模块供电；达不到高压阈值，射频能量继续为超级电容充电；

步骤3：MCU采集传感器信息发送给主机直至负载开关关断进入下一次工作循环。

进一步的，所述步骤1具体包括以下步骤，

步骤1.1：PMIC对射频输入的能量进行电压转换；

步骤1.2：将步骤1转换的电压输出至超级电容为其进行充电。

进一步的，所述步骤2具体包括以下步骤，

步骤2.1：PMIC检测输出电压即超级电容电压，当电压达不到PMIC预设高压阈值时，则进行步骤2.2，当电压达到PMIC预设高压阈值时，则进行步骤2.3；

步骤2.2：PMIC持续转换射频能量输入，为超级电容充电，电压上升；

步骤2.3：负载开关导通，与负载开关连接的传感器、MCU和无线通信模块得电；