本發(fā)明涉及熱釋電、壓電、微能量收集以及嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域，具體涉及一種適合微弱能量收集的熱釋電/壓電能量收集器及其集成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)和可攜帶電子器件等技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是以低功耗智能傳感器系統(tǒng)(如植入式器件)和分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，從周圍環(huán)境中收集能量及其相關(guān)技術(shù)越來越受到廣大科研人員關(guān)注。和定期充電的移動設(shè)備不同，無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或智能傳感系統(tǒng)往往需要依靠自身的電池持續(xù)工作，且工作環(huán)境較差。就目前而言，一次性電池或者可充電電池仍然是首選。盡管電池的儲能密度和使用壽命不斷提高，但受容量和體積的限制，供能壽命有限，制約無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或智能傳感系統(tǒng)的使用壽命。因此，解決如何高效地從周圍環(huán)境中收集并儲存能量，如何解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或智能傳感系統(tǒng)長期供能相關(guān)技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

近年來，針對于低功耗的分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能傳感器系統(tǒng)供能技術(shù)的研究主要集中在對各種能量源的采集，以解決這些對于一次性電池或者可充電電池的依賴。研究中，常見的太陽能為最成熟的能量收集來源，如大連理工大學(xué)張家寧等利用太陽能板進行能源收集并把能量儲存在鋰電池給集能式傳感器網(wǎng)絡(luò)機制的節(jié)點供電，并進行電池電量和數(shù)據(jù)包投遞率的數(shù)據(jù)特性分析；其次包括從電磁輻射、超聲波、溫度梯度、人體運動等獲得的能量等，如北京林業(yè)大學(xué)陳明闊等利用集熱管、空氣、淺層土壤使溫差發(fā)電器兩端形成有效溫差、設(shè)計了熱電能量收集裝置，獲得了較好的發(fā)電效果；華北電力大學(xué)高成剛等基于LTC3588-1和超級電容搭建了振動能量收集裝置，對無線傳感節(jié)點的供電問題進行了研究；南京理工大學(xué)李甲勝等為解決超聲波熱能表的長期供電問題,設(shè)計了能量收集系統(tǒng)，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電片將管道中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，并采用電池電源和溫差發(fā)電系統(tǒng)并行設(shè)計的方案,避免了溫差發(fā)電系統(tǒng)能力不足或溫度波動等影響,解決了超聲波熱能表的長期工作供電問題；華北電力大學(xué)鄔登金等制作了基于壓電陶瓷的人體踩壓能量收集及利用裝置，此裝置包括儲能和利用兩部分。在儲能方面，設(shè)計了能量收集模塊，把壓電陶瓷發(fā)出的交流電整流后存入超級電容中。就目前研究而言，研究主要集中在如何進行能量采集、如何儲能研究較多，但在如何高效進行能量收集并儲能方面的研究相對而言較少。

為此，以微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，深入開展微弱能量收集及相關(guān)技術(shù)對于進一步研究低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或智能傳感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)療、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于有效解決熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器基于熱釋電、壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換后能量的高效收集、并盡可能地減少集成系統(tǒng)自身能耗等關(guān)鍵技術(shù)問題，提供一種基于低功耗微控制器架構(gòu)的熱釋電/壓電能量收集器及其集成系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，熱釋電/壓電能量收集器，包括支架基座、熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器、薄膜型熱敏電阻、振動敏感元件、懸臂梁以及質(zhì)量塊，所述支架基座，用于將熱釋電/壓電能量收集器固定在振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及用于熱釋電/壓電能量收集器與振動/發(fā)熱裝置之間的熱傳導(dǎo)；所述熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器按一定串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)在懸臂梁振動狀態(tài)下/環(huán)境中存在溫度梯度和熱流等情況下產(chǎn)生電荷；所述薄膜型熱敏電阻，粘貼在懸臂梁與熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器之間，用于檢測溫度及溫度變化；所述振動敏感元件，粘貼在熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器與質(zhì)量塊之間，用于監(jiān)測振動狀態(tài)；所述懸臂梁，一端連接支架基座，外界振動從基座傳遞到懸臂梁上，使得懸臂梁振動，產(chǎn)生彎曲變形，該變形使粘貼在懸臂梁上的熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器感受到并隨之產(chǎn)生壓電效應(yīng)，將振動能量轉(zhuǎn)換為電能；隨著懸臂梁的振動，使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器表面的溫度場發(fā)生改變，該變化的溫度場使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，將溫差能量轉(zhuǎn)換為電能；所述質(zhì)量塊，安裝在懸臂梁末端，起調(diào)節(jié)振動頻率及提高能量轉(zhuǎn)換能力作用。

本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種熱釋電/壓電能量收集集成系統(tǒng)，包括熱釋電/壓電能量收集器、電源管理及儲能單元、振動監(jiān)測及溫度檢測單元以及基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)；所述熱釋電/壓電能量收集器用于實時輸出振動狀態(tài)、溫差變化相關(guān)參量；用于固定在某振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及處于變化的溫度場中，以實現(xiàn)振動狀態(tài)、溫差變化的輸出以及微弱振動能量、溫差能量的收集；所述電源管理及儲能單元用于程控升壓控制收集隨振動/溫度改變得到的交流電信號，優(yōu)化低壓交流電壓管理；用于AC-DC、DC-DC電壓變換；用于實現(xiàn)從低電流、斷續(xù)或者連續(xù)電能對中間儲能單元充電；用于將熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生的電壓，輸出穩(wěn)定的直流3.3V電壓；所述振動監(jiān)測及溫度檢測單元，用于監(jiān)測振動狀態(tài)、溫差變化，便于微控制器優(yōu)化控制程控升壓；所述基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)，在低流耗的電源系統(tǒng)可編程定時器控制下銳降系統(tǒng)待機功耗，并可程控控制升壓電路、能量管理單元以及電源輸出電路，以實現(xiàn)微弱能量的高效收集、管理以及電源輸出控制。

進一步，包括支架基座、熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器、薄膜型熱敏電阻、振動敏感元件、懸臂梁以及質(zhì)量塊；所述支架基座，用于將熱釋電/壓電能量收集器固定在振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及用于熱釋電/壓電能量收集器與振動/發(fā)熱裝置之間的熱傳導(dǎo)；所述熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器按一定串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)在懸臂梁振動狀態(tài)下/環(huán)境中存在溫度梯度和熱流等情況下產(chǎn)生電荷；所述薄膜型熱敏電阻，粘貼在懸臂梁與熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器之間，用于檢測溫度及溫度變化；所述振動敏感元件，粘貼在熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器與質(zhì)量塊之間，用于監(jiān)測振動狀態(tài)；所述懸臂梁，一端連接支架基座，外界振動從基座傳遞到懸臂梁上，使得懸臂梁振動，產(chǎn)生彎曲變形，該變形使粘貼在懸臂梁上的熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器感受到并隨之產(chǎn)生壓電效應(yīng)，將振動能量轉(zhuǎn)換為電能；隨著懸臂梁的振動，使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器表面的溫度場發(fā)生改變，該變化的溫度場使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，將溫差能量轉(zhuǎn)換為電能；所述質(zhì)量塊，安裝在懸臂梁末端，起調(diào)節(jié)振動頻率及提高能量轉(zhuǎn)換能力作用。

進一步，所述電源管理及儲能單元包括程控升壓電路、電源管理單元電路、中間儲能單元電路；所述程控升壓電路，用于實現(xiàn)經(jīng)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器轉(zhuǎn)換后的電信號進行放大；所述電源管理單元電路，即對收集的不穩(wěn)定的電信號轉(zhuǎn)化為恒定的直流電壓輸出；用于將收集的能量存儲到中間儲能單元；所述中間儲能單元電路，用于實現(xiàn)從低電流、斷續(xù)或連續(xù)電能對鋰離子/鋰聚合物電池充電；用于監(jiān)測電池發(fā)熱量。

進一步，所述振動監(jiān)測及溫度檢測單元包括振動判別電路、橋式溫敏電路及前置放大電路；所述振動判別電路，用于檢測振動敏感元件導(dǎo)通/斷開狀態(tài)，對振動狀態(tài)進行判別；所述橋式溫敏電路及前置放大電路，用于檢測溫度變化，并放大信號。

進一步，所述基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)包括微能量收集控制模塊和可控電源輸出電路，所述微能量收集控制模塊，用于實現(xiàn)程控升壓電路控制，即通過對振動狀態(tài)的判別、溫差的檢測，控制輸出一定PFM信號，以實現(xiàn)能量高效收集，用于實現(xiàn)對電源管理單元控制，程控輸出特定的恒定直流電壓；所述可控電源輸出電路，在微控制器控制下，用于在帶負載的情況下延遲控制電源輸出。

進一步，所述微能量收集控制模塊包括微控制器、可編程定時器電路、溫度采集及處理模塊、振動監(jiān)測判別模塊、可控電源輸出模塊和睡眠喚醒控制模塊；所述微控制器，用于實現(xiàn)微能量收集控制模塊、溫度采集及處理模塊、可控電源輸出模塊、睡眠喚醒控制模塊的控制，以實現(xiàn)微弱能量的最佳收集、管理以及電源輸出控制；所述可控電源輸出模塊，用于在帶負載的情況下延遲控制電源輸出；所述溫度采集及處理模塊，用于實現(xiàn)溫度信號采集，即通過微控制器內(nèi)部集成的ADC采集經(jīng)橋式溫敏電路及前置放大電路檢測的溫度信號，并計算出溫差變化，依據(jù)溫差變化估算熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器收集溫差能量轉(zhuǎn)化的電信號大?。凰隹煽仉娫摧敵瞿K，用于產(chǎn)生在帶負載的情況下延遲電源輸出控制信號；所述睡眠喚醒控制模塊，用于喚醒休眠狀態(tài)下的微控制器，以實現(xiàn)集成系統(tǒng)高效收集能量；所述振動監(jiān)測判別模塊，用于檢測振動敏感元件輸出的振動狀態(tài)信號。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

本發(fā)明針對特定熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器，利用低功耗微控制器實現(xiàn)振動狀態(tài)、溫差變化的監(jiān)測、并依據(jù)振動狀態(tài)、溫差變化對程控升壓電路進行控制、實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器收集能量的高效收集、儲存。它包括熱釋電/壓電能量收集器、電源管理及儲能單元、振動監(jiān)測及溫度檢測單元以及基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有功耗低、靈敏度高，能夠有效實現(xiàn)微弱振動能量、溫差能量的收集，滿足特殊環(huán)境下低功耗智能傳感器系統(tǒng)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及微小型電子系統(tǒng)等供電需求。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中：

圖1示出了熱釋電/壓電能量收集器及其集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了程控升壓電路原理圖；

圖3示出了振動狀態(tài)監(jiān)測電路原理圖；

圖4示出了電源管理及中間儲能單元電路原理圖；

圖5示出了微控制器、定可編程時器及可控電源輸出電路原理圖；

圖中，質(zhì)量塊1、振動敏感元件2、熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器3、薄膜型熱敏電阻4、懸臂梁5、支架基座6、振動狀態(tài)判別電路7、橋式溫敏檢查電路8、前置放大電路9、程控升壓電路10、電源管理單元電路11、中間儲能單元電路12、微控制器13、電源系統(tǒng)可編程定時器電路14、可控電源輸出電路15、溫度采集及處理模塊16、振動監(jiān)測判別模塊17、可控電源輸出模塊18、睡眠喚醒控制模塊19、微能量收集控制模塊20、5倍壓整流電路21、PFM控制電路22。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

圖1示出了熱釋電/壓電能量收集集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，

熱釋電/壓電能量收集器，包括支架基座6、熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器3、薄膜型熱敏電阻4、振動敏感元件2、懸臂梁5以及質(zhì)量塊1；

所述支架基座，用于將熱釋電/壓電能量收集器固定在振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及用于熱釋電/壓電能量收集器與振動/發(fā)熱裝置之間的熱傳導(dǎo)；所述熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器按一定串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)在懸臂梁振動狀態(tài)下/環(huán)境中存在溫度梯度和熱流等情況下產(chǎn)生電荷；所述薄膜型熱敏電阻，粘貼在懸臂梁與熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器之間，用于檢測溫度及溫度變化；所述振動敏感元件，粘貼在熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器與質(zhì)量塊之間，用于監(jiān)測振動狀態(tài)；所述懸臂梁，一端連接支架基座，外界振動從基座傳遞到懸臂梁上，使得懸臂梁振動，產(chǎn)生彎曲變形，該變形使粘貼在懸臂梁上的熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器感受到并隨之產(chǎn)生壓電效應(yīng)，將振動能量轉(zhuǎn)換為電能；隨著懸臂梁的振動，使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器表面的溫度場發(fā)生改變，該變化的溫度場使熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，將溫差能量轉(zhuǎn)換為電能；所述質(zhì)量塊，安裝在懸臂梁末端，起調(diào)節(jié)振動頻率及提高能量轉(zhuǎn)換能力作用。

熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器3采用傳統(tǒng)固相法按一定工藝流程制備不同Zr/Ti組分制備的壓電陶瓷片(Zr/Ti:50/50)以及熱釋電陶瓷片(Zr/Ti:95/5)，并按一定串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)成熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器。熱釋電/壓電陶瓷片材料組分配比為Pb[(MnxNb1-x)1/2(MnxSb1-x)1/2]y(ZrzTi1-z)1-yO3，其中：0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.3，0.85≤z≤0.96，制備主要工藝流程為：首先，將分析純PbO、ZrO2、TiO2、Nb2O5、Sb2O3粉體原料和Mn(NO3)2溶液按設(shè)定的化學(xué)計量比配料，經(jīng)球磨、干燥和過篩后，在850℃保溫2小時預(yù)燒合成粉料；再通過造粒、干壓成型得到直徑為17mm、厚度為1.5mm的圓形坯體；坯體通過600℃排膠后，在1180～1300℃坩堝密封氣氛中燒結(jié)2h以成瓷；將成瓷試樣打磨、清洗、被銀、燒電極，得到有雙面電極的陶瓷片。最后，進行陶瓷片極化，極化條件是：在100～120℃的硅油中極化時間為15～30min，極化電場為3～5kV/mm。陣列結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)電膠將多片陶瓷片并列等距粘貼在基底黃銅片上；利用改性丙烯酸酯膠粘劑將薄膜型熱敏電阻4粘貼在懸臂梁與5釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器之間3；支架基座6用于將熱釋電/壓電能量收集器固定某振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及用于熱釋電/壓電能量收集器與某振動/發(fā)熱裝置之間的熱傳導(dǎo)。

如圖所示：一種熱釋電/壓電能量收集集成系統(tǒng)，包括熱釋電/壓電能量收集器A、電源管理及儲能單元B、振動監(jiān)測及溫度檢測單元C以及基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)D；所述熱釋電/壓電能量收集器用于實時輸出振動狀態(tài)、溫差變化相關(guān)參量；用于固定在某振動/發(fā)熱裝置上，以實現(xiàn)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器同步振動，以及處于變化的溫度場中，以實現(xiàn)振動狀態(tài)、溫差變化的輸出以及微弱振動能量、溫差能量的收集；所述電源管理及儲能單元用于程控升壓控制收集隨振動/溫度改變得到的交流電信號，優(yōu)化低壓交流電壓管理；用于AC-DC、DC-DC電壓變換；用于實現(xiàn)從低電流、斷續(xù)或者連續(xù)電能對中間儲能單元充電；用于將熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生的電壓，輸出穩(wěn)定的直流3.3V電壓；所述振動監(jiān)測及溫度檢測單元，用于監(jiān)測振動狀態(tài)、溫差變化，便于微控制器優(yōu)化控制程控升壓；所述基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)，在低流耗的電源系統(tǒng)可編程定時器控制下銳降系統(tǒng)待機功耗，并可程控控制升壓電路、能量管理單元以及電源輸出電路，以實現(xiàn)微弱能量的高效收集、管理以及電源輸出控制。

所述電源管理及儲能單元包括程控升壓電路10、電源管理單元電路11、中間儲能單元電路12；所述程控升壓電路，用于實現(xiàn)經(jīng)熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器轉(zhuǎn)換后的電信號進行放大；所述電源管理單元電路，即對收集的不穩(wěn)定的電信號轉(zhuǎn)化為恒定的直流電壓輸出；用于將收集的能量存儲到中間儲能單元；所述中間儲能單元電路，用于實現(xiàn)從低電流、斷續(xù)或連續(xù)電能對鋰離子/鋰聚合物電池充電；用于監(jiān)測電池發(fā)熱量。

所述電源管理及儲能單元用于程控升壓控制收集隨振動/溫度改變得到的交流電信號，優(yōu)化低壓交流電壓管理；用于AC-DC、DC-DC電壓變換；用于實現(xiàn)從低電流、斷續(xù)或者連續(xù)電能對中間儲能單元(如鋰離子/鋰聚合物電池、超級電容等)充電；用于將熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生的電壓，輸出穩(wěn)定的直流3.3V電壓。

所述振動監(jiān)測及溫度檢測單元包括振動判別電路7、橋式溫敏電路8及前置放大電路9；所述振動判別電路，用于檢測振動敏感元件導(dǎo)通/斷開狀態(tài)，對振動狀態(tài)進行判別；所述橋式溫敏電路及前置放大電路，用于檢測溫度變化，并放大信號。

所述振動狀態(tài)判別電路7，用于監(jiān)測振動狀態(tài)。如圖3所示，振動敏感元件2(VBS0301)，它可無方向性(全方位)偵測振動信號，不振動時，處于斷開狀態(tài)，內(nèi)阻為無窮大，受到振動后就處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通電阻約為50Ω。圖3中，T1為振動信號放大三極管，VBS0301處于導(dǎo)通狀態(tài)時，Shake_sig輸出高電平，反之為低電平。該Shake_sig信號與微控制器13(ATtiny13)PB0相連，用于監(jiān)測振動狀態(tài)。

所述橋式溫敏檢查電路8以及前置放大電路9，用于檢測溫度變化，并放大、濾波溫度信號；經(jīng)Temp_in送到微控制器13(ATtiny13)PB2相連，由微控制器13(ATtiny13)PB2腳相連的內(nèi)部10位ADC將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用以實現(xiàn)溫差變化檢測與判別。

所述基于低功耗微控制器的控制系統(tǒng)包括微能量收集控制模塊和可控電源輸出電路15，所述微能量收集控制模塊，用于實現(xiàn)程控升壓電路控制，即通過對振動狀態(tài)的判別、溫差的檢測，控制輸出一定PFM信號，以實現(xiàn)能量高效收集，用于實現(xiàn)對電源管理單元控制，程控輸出特定的恒定直流電壓；

所述可控電源輸出電路，在微控制器控制下，用于在帶負載的情況下延遲控制電源輸出。

所述微能量收集控制模塊包括微控制器13、可編程定時器電路14、溫度采集及處理模塊16、振動監(jiān)測判別模塊17、可控電源輸出模塊18和睡眠喚醒控制模塊19；

所述微控制器，用于實現(xiàn)微能量收集控制模塊、溫度采集及處理模塊、可控電源輸出模塊、睡眠喚醒控制模塊的控制，以實現(xiàn)微弱能量的最佳收集、管理以及電源輸出控制；所述可控電源輸出模塊，用于在帶負載的情況下延遲控制電源輸出；所述溫度采集及處理模塊，用于實現(xiàn)溫度信號采集，即通過微控制器內(nèi)部集成的ADC采集經(jīng)橋式溫敏電路及前置放大電路檢測的溫度信號，并計算出溫差變化，依據(jù)溫差變化估算熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器收集溫差能量轉(zhuǎn)化的電信號大??；所述可控電源輸出模塊，用于產(chǎn)生在帶負載的情況下延遲電源輸出控制信號；所述睡眠喚醒控制模塊，用于喚醒休眠狀態(tài)下的微控制器，以實現(xiàn)集成系統(tǒng)高效收集能量；所述振動監(jiān)測判別模塊，用于檢測振動敏感元件輸出的振動狀態(tài)信號。

本發(fā)明中，由熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器收集的能量轉(zhuǎn)換為電信號后，經(jīng)5倍壓整流電路21將電信號整流放大，當(dāng)電壓較小時，微控制器輸出的較高頻率PFM信號控制PFM控制電路22進一步提升V_Vsy，當(dāng)電壓幅度較大，微控制器輸出的較低頻率PFM信號控制PFM控制電路22適當(dāng)調(diào)整V_Vsy幅度。電壓幅度大小與振動幅度、溫差變化幅度息息相關(guān)。如圖4所示，V_Vsy經(jīng)電源管理單元電路11(LTC3588-1)PZ1端口引入，電源管理單元電路11將熱釋電/壓電陶瓷片陣列能量收集器產(chǎn)生的電壓，輸出穩(wěn)定的直流3.3V電壓給可控電源輸出電路15、微控制器13(ATiny13)以及通過電源管理單元電路11的Vin引腳給中間儲能單元電路12(2片LTC4701構(gòu)成的充電電路)充電，實現(xiàn)能量的收集與儲能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。