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专利号: 2017108994339
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种振动能量捕获的矿井下瓦斯监测无线传感器网络节点,其特征在于:包括用于收集井下的振动能量并转化为电能的压电发电装置(7)、本安型能量收集管理模块(8)、瓦斯传感器(9)、信号调理与控制模块(10)和无线收发模块(11),所述压电发电装置(7)的输出端与本安型能量收集管理模块(8)相连,所述本安型能量收集管理模块(8)的输出端分别与瓦斯传感器(9)、信号调理与控制模块(10)和无线收发模块(11)相连,所述瓦斯传感器(9)的输出端与信号调理与控制模块(10)相连,所述信号调理与控制模块(10)与无线收发模块(11)相连;

所述压电发电装置(7)包括呈立方体结构的金属外壳(1)、金属质量块(2)、呈弧形的压电能量转换结构(3),所述压电能量转换结构(3)的一端分别固定在金属质量块(2)的上下左右四个外表面上,另一端分别固定在金属外壳(1)的上下左右四个内表面上,所述压电能量转换结构(3)包括弧形弹性金属基片(4)、上压电材料(5)、下压电材料(6)和电极,所述上压电材料(5)、下压电材料(6)分别粘贴在弹性金属基片的上下两面,并与电极相连;

所述本安型能量收集管理模块(8)包括能量收集电路、锂电池充电电路、过压过流检测保护电路和稳压电路,所述能量收集电路与压电发电装置(7)的输出端相连,所述锂电池充电电路与能量收集电路相连,用于将剩余能量存储在可充电锂电池中,所述能量收集电路的电压输出端连接稳压电路,所述稳压电路的输出端接入过压过流检测保护电路。

2.根据权利要求1所述的一种振动能量捕获的矿井下瓦斯监测无线传感器网络节点,其特征在于:所述上压电材料(5)、下压电材料(6)均采用PVDF压电薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种振动能量捕获的矿井下瓦斯监测无线传感器网络节点,其特征在于:所述能量收集电路包括能量收集芯片(12),能量收集芯片(12)的PZ1和PZ2引脚接压电发电装置(7)进行能量输入,配置D0、D1端口,使能量收集芯片(12)的输出电压为

3.3V作为工作电压,所述锂电池充电电路包括锂电池充电芯片(13),所述稳压电路包括稳压芯片(14)。

4.根据权利要求1所述的一种振动能量捕获的矿井下瓦斯监测无线传感器网络节点,其特征在于:所述瓦斯传感器(9)采用低功耗瓦斯浓度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种振动能量捕获的矿井下瓦斯监测无线传感器网络节点,其特征在于:所述无线收发模块(11)采用低功耗的Zigbee模块。