[实用新型]一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统

摘要

本实用新型提出的一种可穿戴肌电传感器系统，结合了无线充电以及能量自收集等技术特点，通过传感器系统对充电智能化的管理，能同时解决用户的按需充电要求以及系统长时间工作的可持续性要求，克服了传统肌电传感器的在电源充电管理方面的缺点。本传感器系统提出了无线充电技术与能量自收集技术相结合的复合型充电源结构，为可穿戴肌电传感器提供了新的充电源技术策略。通过无线充电技术，传感器系统能实现快速地、无线地的充电性能。通过能量自收集技术，传感器系统能利用环境能量实现长期地对电池进行充电的性能，保证了系统的可持续工作性。

主权项

1.一种基于无线充电及能量自收集技术的肌电传感器系统，其特征在于，所述系统包括电池充电器模块、无线充电模块、能量自收集模块、肌电信号模块、电池监控模块、充电源智能切换模块、微控制器以及蓝牙模块；所述电池充电器模块包括电池充电芯片U12,所述充电芯片U12接收从所述无线充电模块的输出信号Wireless_OUT，以此作为充电的能量来源，然后输出稳定的充电电压OUT_BATT给电池连接头PL2，完成对电池的充电，同时联合所述电池监控模块实现对电池的剩余电量、当前的放电电流参数进行实时监控及管理；所述无线充电模块包括无线充电接收器芯片U11,电线圈PL1，所述电线圈PL1接收从无线充电基座发出来的电磁感应能量，然后输出到所述无线充电接收器芯片U11，所述无线充电接收器芯片U11将感应电流整合成稳定的电压输出信号Wireless_OUT,然后接到所述电池充电器模块的充电芯片U12，为所述充电芯片U12提供输入电源；同时，所述无线充电接收器芯片U11的输出信号Wireless_OUT连接到充电源智能切换模块的大功率三极管逻辑电路T1，以供所述充电源智能切换模块选择充电来源；所述能量自收集模块包括升压器芯片U14，太阳能光板PL3，所述能量自收集模块的输入输出信号为Harv_OUT，所述太阳能光板PL3采集太阳能，将光能转换为电能给所述升压器芯片U14，所述升压器芯片U14将采集到的电流做升压整合处理，输出Harv_OUT连接到所述充电源智能切换模块，以供充电源智能切换模块选择充电来源；充电源智能切换模块包括大功率三极管T1，大功率三级管T1接收来自无线充电模块的Wireless_OUT信号和能量自收集模块的Harv_OUT信号，通过逻辑判断，自动在无线充电模式和能量自收集充电模式间切换，当无线充电源和能量自收集充电源同时接入到系统时，设定无线充电源具有更高优先级，在无线充电模式下，所述大功率三级管T1将打通连接Wireless_OUT信号和OUT_BATT信号，在能量自收集充电模式下，所述大功率三级管T1打通连接Harv_OUT信号和OUT_BATT信号，所述大功率三级管T1判断来自于所述电池监控模块的ALM信号，用于过放电保护控制；所述电池监控模块包括电池管理芯片U13，所述电池管理芯片U13利用I2C1_SCL与I2C1_SDA信号线与微控制器进行通信，以交换电池状态数据，所述电池管理芯片U13通过OUT_BATT信号与电池连接，获取电池的电量、电压和电流参数信息；所述电池管理芯片U13的ALM信号输出到充电源智能切换模块，以提供过放电保护信号；肌电信号模块电路包括放大电路芯片U5和U7，滤波芯片U6，参考电压芯片U8，表面电极E1，E2，E3；所述肌电信号模块通过AA_SDN/，AA_CLK，EMG_AA，EMG_SIG信号与微控制器模块进行通信和数据交换；通过表面电极E1，E2，E3电极采集表面肌电信号；所述放大电路芯片U5、U7对电极采集到的微弱的肌电信号放大，输出到所述滤波芯片U6，所述滤波芯片U6对放大后的肌电信号进行滤波整形后，输出到所述微控制器模块；其中，所述参考电压芯片U8为放大电路芯片U5提供参考电压；蓝牙模块电路包括蓝牙芯片U2，晶振芯片U1，电平转换芯片U3,U4，所述蓝牙模块通过USART2_RTS，USART2_TX，USART2_RX，USART2_CTS，BT_RESET#，BT_GPIO4，BT_GPIO3，BT_GPIO1，OSC32_IN信号与所述微控制器模块进行通信和数据交换；所述蓝牙芯片U2通过所述电平转换芯片U3和U4对BT_TX和BT_RTS进行电平转换，转换成USART2_RX和USART2_CTS信号；微控制器电路包括稳压芯片U9，STM32Cortex‑M3微控制器U10，三色发光二极管LED1，晶振Y1，所述晶振Y1为U10的晶振源；所述三色发光二极管LED1为系统状态显示灯；所述稳压芯片U9将来自电池的电压信号OUT_BATT稳压成所述STM32Cortex‑M3微控制器U10所需要的电压值；所述STM32Cortex‑M3微控制器U10通过USART2_RTS，USART2_TX，USART2_RX，USART2_CTS，BT_RESET#，BT_GPIO4，BT_GPIO3，BT_GPIO1，OSC32_IN信号与所述蓝牙模块进行通信以及相关参数设定；所述STM32Cortex‑M3微控制器U10通过I2C1_SCL,I2C1_SDA，ALM信号与所述电池监控模块进行通信及参数设定；所述STM32Cortex‑M3微控制器U10通过AA_SDN/，AA_CLK，EMG_AA，EMG_SIG信号与所述肌电信号模块进行通信及参数设定，从而对上述各模块进行控制以及对采集到的肌电数据进行标定、校正，然后通过所述蓝牙模块把处理完的数据发送到上位主控机进行实时显示、分析及保存。