用于能量采集器(101,201)的電壓調(diào)整裝置(111,211)，所述裝置包括：第一輸入端子(131,231)和第二輸入端子(133,233)，適于接收其間的交流電壓，其中所述交流電壓具有輸入振幅，并且在電感(107,207)處提供；開關(guān)模塊(135,235)，連接在第一輸入端子和第二輸入端子(131,231)之間，用于可控地連接第一輸入端子和第二輸入端子；和控制器(127)，適于接收指示所述電壓的輸入振幅的輸入信號(129,229)，以及控制所述開關(guān)模塊(135,235)以根據(jù)所述輸入振幅可選地以第一模式(121)或第二模式(125)來進(jìn)行操作，以便調(diào)整所述電壓從而獲得預(yù)定范圍內(nèi)的輸出振幅。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于能量采集設(shè)備的電壓調(diào)整裝置、能量采集設(shè)備和用于能量采集設(shè) 備的電壓調(diào)整方法。
技術(shù)介紹
自供電傳感器（具體指未連接到公用電網(wǎng)的傳感器）通常可從能夠產(chǎn)生低AC電 壓的小電磁源獲得能量。由于傳感器需要DC電壓，所以可能需要整流小電磁源提供的AC 電壓以產(chǎn)生DC電壓。由此，特別的，由于在所使用的二極管處的壓降，整流過程可能會降低 能量采集器的效率。為了補(bǔ)償二極管所造成的壓降，已經(jīng)提出了使用升壓轉(zhuǎn)換器，以及同時 不使用額外的電感。 能量采集設(shè)備（亦稱為能量采集器或具體稱為電磁能量采集器）可涉及用于采集 或獲取（具體指接收并隨后存儲）電磁能量的設(shè)備，如（變化的）電磁場中包括的能量，流 過導(dǎo)體的電流中包括的能量，其中在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生有電壓。能量采集設(shè)備例如可用于驅(qū) 動本身沒有連接到向多個消費者供電的公用電網(wǎng)的自主設(shè)備。自主設(shè)備也可以以自給自足 的方式來運(yùn)作，而不需要通過連接到公用電網(wǎng)的電纜來供給能量。自主設(shè)備例如可包括無 線傳感器或可穿戴電子設(shè)備。自主設(shè)備例如可包括具體需要直流電壓的低能量電子設(shè)備。 根據(jù)G.D.Szarka等于2011年8月1至3日，在2011年度低功耗電子與設(shè)計國際 會議（InternationalSymposiumonLowPowerElectronicsandDesign，ISLPED)發(fā)表 的"ExperimentalInvestigationofInductorless,Single-StageBoostRectification forsub-mWElectromagneticEnergyHarvesters"，第 361-366 頁，電磁振動能量米集系 統(tǒng)是已知的，其中附接到懸臂梁的磁體相對于線圈振蕩，從而在線圈的電端產(chǎn)生感應(yīng)電壓， 該能量采集設(shè)備包括升壓整流器用于提高輸出電壓。由此，在兩個可分離階段來實施輸出 電流的整流和輸出電壓電平的升高。此外，還使用能量采集器的寄生雜散電感。 連接到能量采集器輸出端的負(fù)載可具體要求預(yù)定范圍內(nèi)的電壓。然而，已經(jīng)觀察 到，通過傳統(tǒng)能量采集設(shè)備提供的輸出電壓可能無法在所有情況或情形下都位于預(yù)定范圍 內(nèi)，這可能會導(dǎo)致禁止在這些情形下操作負(fù)載。由此，負(fù)載可具體包括需要特定電壓范圍內(nèi) 的電壓功率的傳感器。 因此，需要一種能量采集器的電壓調(diào)整裝置和能量采集器的電壓調(diào)整方法，用于 緩和或至少減少上述存在的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
上述需求由獨立權(quán)利要求的主題解決。從屬權(quán)利要求詳細(xì)說明本專利技術(shù)的具體實施 例。 根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，提供一種用于能量采集器或能量采集設(shè)備的電壓調(diào)整裝 置，其可具體包括在能量采集器內(nèi)。由此，所述裝置包括第一（電）輸入端子和第二（電） 輸入端子，適于接收其間的交流電壓（該交流電壓的頻率具體為5Hz至100Hz之間），其中 所述交流電壓具有輸入振幅（即輸入的交流電壓的振幅）。因此，所述交流電壓在電感處 提供或通過電感提供，特別是發(fā)生或存在電感作用的兩個終端之間（電感是傳導(dǎo)系統(tǒng)或?qū)?體的特性，通過電感，導(dǎo)體中的電流變化使導(dǎo)體本身產(chǎn)生電壓，其中，具體的，隨時間變化的 流過所述導(dǎo)體的電流產(chǎn)生磁場，從而感應(yīng)出電壓）。所述裝置還包括開關(guān)模塊（具體包括 一個或多個可控開關(guān)，例如晶體管等），連接在第一輸入端子和第二輸入端子之間用于可控 地連接第一輸入端子和第二輸入端子（其中第一輸入端子和第二輸入端子均可不連接到 大地或接地電勢，或者第一輸入端子和第二輸入端子其中一個可連接到接地電勢）。進(jìn)一 步的，所述裝置包括：控制器（具體包括電路，尤其是可編程半導(dǎo)體電路），適于接收指示所 述電壓的輸入振幅的輸入信號（例如，電/光或無線輸入信號）（如此，所述輸入信號本身 可不對應(yīng)于或等于所述電壓的輸入振幅，但是從所述輸入信號可推導(dǎo)出所述電壓的輸入振 幅，具體包括計算、轉(zhuǎn)化和/或推導(dǎo)），以及控制所述開關(guān)模塊（具體通過向所述開關(guān)模塊提 供離散的或連續(xù)的控制信號）以根據(jù)所述輸入振幅（或/和所述輸入信號）可選地（如此 以便選擇是以第一模式操作所述開關(guān)模塊還是以第二模式操作所述開關(guān)模塊）以第一模 式（具體為第一操作模式）或第二模式（具體為第二操作模式）來進(jìn)行操作（例如，當(dāng)所 述輸入振幅在第一電壓范圍內(nèi)時以第一模式操作所述開關(guān)模塊，當(dāng)所述輸入振幅在第二電 壓范圍內(nèi)時以第二模式操作所述開關(guān)模塊），以便調(diào)整（具體指維持或改變）所述電壓從而 獲得預(yù)定范圍內(nèi)的輸出振幅（即輸出電壓的振幅）（特別是適于連接到所述能量采集器輸 出端的負(fù)載的范圍內(nèi)，所述負(fù)載具體為自主設(shè)備，諸如無線傳感器）。 所述預(yù)定電壓范圍可具體為2V至IOV之間，進(jìn)一步具體為3. 4V至6. 4V之間。由 此，當(dāng)使用所述電壓調(diào)整裝置對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整時，傳統(tǒng)的傳感器裝置或傳感器設(shè)備可 由所述采集器的輸出電壓來供電。 連接到所述能量采集器輸出端的設(shè)備例如可包括狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備，用于監(jiān)控滾柱軸 承的狀態(tài)，特別是風(fēng)能轉(zhuǎn)換器中使用的滾柱軸承或者火車車身的車輪所包括的滾柱軸承。 具體的，所述能量采集器可向無線監(jiān)測系統(tǒng)提供能量用于用監(jiān)測車輪軸承的狀態(tài)。具體的， 車輪的轉(zhuǎn)速可在較寬范圍內(nèi)改變，如300rpm和3000rpm之間。具體的，車輪的旋轉(zhuǎn)可以驅(qū) 動連接到車輪轉(zhuǎn)軸的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)包括定子繞組（提供電感）和磁性區(qū)域。 具體的，所述電感可與線圈相關(guān)聯(lián)或由線圈形成，線圈特指發(fā)電機(jī)的定子繞組。特 別的，發(fā)電機(jī)的定子繞組所提供的電感可由所述電壓調(diào)整裝置使用以進(jìn)行電壓調(diào)整，而除 發(fā)電機(jī)的定子繞組的電感外，不需要額外的電感。由此，可避免使用額外的電感，從而簡化 所述裝置。 所述開關(guān)模塊可適于（尤其是由所述控制器控制時），在可由所述控制器設(shè)置的 特定時間間隔，在第一輸入端子和第二輸入端子之間建立連接，具體通過向包含在所述開 關(guān)模塊中的可控開關(guān)提供的一個或多個特定控制信號。具體的，所述電感由發(fā)電機(jī)的定子 繞組提供時，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸加速時，輸入電壓可以相對高，如果轉(zhuǎn)軸以低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，則輸 入電壓可以相對低（具體指，對于負(fù)載電路來說過低）。通過控制所述開關(guān)模塊處于第一模 式和第二模式，根據(jù)所述輸入信號（具體表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速），所述輸出振幅可被調(diào)整為位 于所述預(yù)定范圍內(nèi)。進(jìn)一步的，可關(guān)閉所述開關(guān)模塊，并可在某些情況下不影響所述采集設(shè) 備的正常操作。特別的，如果所述輸入電壓超出（被供電的電路的）所述預(yù)定范圍，可以使 用所述開關(guān)模塊（尤其是由所述控制器控制時）作為旁路，以限制所述輸入電壓，使其在所 述能量采集器輸出端處具體位于預(yù)定范圍內(nèi)。 在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，電子部件的數(shù)目可能增加，從而增加傳統(tǒng)解決方案的復(fù)雜性和成 本。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，其電子部件的數(shù)目減少了，成本也降低了。進(jìn)一 步的，大多數(shù)傳統(tǒng)解決方案是不透明的，一處故障可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。根據(jù)本專利技術(shù)的 實施例，提供了一種透明的電壓調(diào)整裝置，并且一處故障不會使整個能量采集系統(tǒng)癱瘓。此 外，傳統(tǒng)系統(tǒng)的整體效率可能會低。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，能量采集效率得到提高。 根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述電壓調(diào)整裝置可利用發(fā)電機(jī)的定子繞組所提供的電 感。在其他實施例中，所述電感可由其他電子元件來提供。具體的，根據(jù)本專利技術(shù)的實施例， 由于能量源的雜散電感可用于提高電壓的振幅（具體在第二模式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于能量采集器(101,201)的電壓調(diào)整的裝置(111,211)，所述裝置包括：第一輸入端子(131,231)和第二輸入端子(133,233)，適于接收其間的交流電壓，所述交流電壓具有輸入振幅，所述交流電壓在電感(107,207)處提供；開關(guān)模塊(135,235)，連接在所述第一輸入端子和所述第二輸入端子(131,231)之間，用于可控地連接所述第一輸入端子和所述第二輸入端子；和控制器(127)，適于接收指示電壓的輸入振幅的輸入信號(129,229)；以及控制所述開關(guān)模塊(135,235)以根據(jù)所述輸入振幅可選地以所述第一模式(121)或所述第二模式(125)操作，以便調(diào)整所述電壓從而獲得預(yù)定范圍內(nèi)的輸出振幅。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F巴特爾，AC范德哈姆，
申請(專利權(quán))人：SKF公司，
類型：發(fā)明
國別省市：瑞典;SE
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