CN104904094B - 用于需复位的自供电的电子装置的控制方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于需复位的自发电装置的电源控制方法和设备，能实现需复位的自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量合并利用。该方法的控制设备包括：开关(200)、能量存储装置(C1)和整流装置(402)，通过开关(200)对电路的操作和控制，使得操作时产生的能量和复位时产生的能量被负载一次利用，而不是原来的两次，以达到期望的目的。

Description

用于需复位的自供电的电子装置的控制方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及用于自发电装置的电源控制方法和设备。更特别地，本发明涉及用于需复位的自发电装置的电源控制方法和设备。

背景技术

自供电的电子装置利用从环境中转换的电能或者操作时产生的电能来驱动负载，以实现一定的功能，而本身并没有电池或者利用其他有线或、无线的方式供电。在自供电的电子装置利用操作时产生的电能来驱动负载的情况下，尤其对现有的需复位的自供电的电子装置来说，操作时产生的能量和复位时产生的能量是被分别利用的。然而，对于一些负载来说，其负载特性并不适合将自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量分别利用。因此，相对于分别利用这两次能量而言，将这两次能量合并使用会更适合这种负载。因此，存在一种将自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量能合并利用的需求。

发明内容

本发明提供了一种使需复位的自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量能合并利用的解决方案。

本发明提供了代替原来“需复位的自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量分别利用”的新方法，即“需复位的自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量合并利用”。需要说明的是，这里的“合并利用”指的是在操作和复位这一循环中使得负载只有一次工作，而不是以前方案的两次分别工作；两份能量的利用没有时间上的类似“两次能量同时输送到负载”和“两次能量按一定次序利用”，或者空间上“合并到一起”这样的限制。

具体地，本发明可利用开关元件、整流模块和存储模块，使得当操作自供电设备的发电装置时，先切断能量传递至负载的通路，使得两次能量合并存储在一起后，再传递至负载，使得两份能量合并利用。

本发明还可利用开关元件、整流模块和存储模块，先暂时切断将操作时产生的能量传导至负载的第一支路并且暂时存储能量，再利用复位时产生的能量直接或者间接地产生触发信号，使得在要求的时间内触发开关使第一支路中的开关导通，将操作时产生的能量连接至负载所在的通路，并且复位时产生的能量通过第二支路也传递至负载，使得两份能量合并利用

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于需复位的发电装置的控制方法，该方法包括步骤：当所述发电装置操作时，所述发电装置的能量输入端开始运动，借助所述能量输入端的运动使与所述能量输入端相关联的开关在发电前断开，整流所述发电装置生成的能量，并且存储所整流的发电装置生成的能量；当所述发电装置复位时，所述能量输入端开始复位；整流复位时产生的能量，并且存储所整流的复位时产生的能量；借助所述能量输入端的复位使所述开关闭合；以及将所存储的两份能量传导至负载。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于需复位的发电装置的方法，包括：暂时切断将发电装置操作时产生的能量传导至负载的第一支路，并且暂时存储该能量；以及利用发电装置复位时产生的能量直接或者间接地产生触发信号，使得在要求的时间内触发第一支路中的开关使该开关导通，将操作时产生的能量传递至负载，并且复位时产生的能量通过第二支路也传递至负载。

进一步的实施例中，当所述发电装置复位时，将发电装置生成的能量存储在第二能量存储装置中，在开关闭合之后，存储在第一能量存储装置中的能量和存储在第二能量存储装置中的能量分别通过第一支路和第二支路传导至负载。在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于需复位的发电装置的控制设备，包括：

开关，串联在负载前，与所述发电装置的能量输入端相关联；

整流装置，与所述发电装置的输出端相连接；以及

能量存储装置，位于整流装置和开关之间，

其中，当所述发电装置操作时，所述能量输入端开始运动，借助所述能量输入端的运动使所述开关在发电前断开，所述发电装置生成的能量经整流存储在所述能量存储装置中，当所述发电装置复位时，所述能量输入端开始复位，将复位时产生的能量经整流存储在能量存储装置中，借助所述能量输入端的复位使所述开关闭合，将存储在所述能量存储装置中的两份能量传导至负载。

在进一步的实施例中，所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

在进一步的实施例中，所述开关的断开早于发电装置操作时的发电，所述开关的闭合晚于发电装置复位时的发电。

在进一步的实施例中，开关可以是能够与发电装置的能量输入端相关联的任意形式的机械开关、三极管、MOS管等，关联方式可以是机械相连，也可以是通过传感器等的电气连接。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于需复位的发电装置的控制设备，该控制设备具有并联的第一支路和第二支路，该控制设备包括：

位于第一支路中的开关，串联在负载前，其常态为断开，并且由控制信号触发而闭合；

位于第一支路中的第一能量存储装置；和

位于第二支路中的第二能量存储装置，

其中当所述发电装置操作时，所述开关处于常态，以切断将操作时产生的能量传导至负载的第一支路并且暂时将该操作时产生的能量存储在第一能量存储装置中，以及当所述发电装置复位时，将发电装置生成的能量存储在第二能量存储装置中，在复位的同时或者在要求的时间内通过利用复位时产生的能量生成控制信号来触发所述开关以使之闭合，使得存储在第一能量存储装置中的能量传递至负载并且复位时产生的能量通过第二支路也传递至负载。

在进一步的实施例中，当所述发电装置复位时，将发电装置生成的能量存储在第二能量存储装置中，在开关闭合之后，使存储在第一能量存储装置中的能量和存储在第二能量存储装置中的能量分别通过第一支路和第二支路传导至负载。

在进一步的实施例中，所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

在进一步的实施例中，开关可以是能够与发电装置的能量输入端相关联的三极管、MOS管、继电器等，关联方式可以是直接电路相连触发，也可以是通过传感器等。

利用本发明，能够将自供电的电子装置操作时产生的能量和复位时产生的能量由原来的分别利用变为一起被利用，以便共同施加到负载，以达到更好的效果。

附图说明

为了更完整地理解对本发明，现在结合附图对随后的说明书进行描述，其中：

图1A是现有技术中的发电装置的电源处理的原理图；

图1B是根据本发明的发电装置的电源处理的原理图；

图2是根据本发明的一个实施例的在发电装置处于常态时的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的在发电装置处于操作状态时的控制设备的示意图；

图4是根据图2和图3所示的实施例的控制设备的电路图；

图5是根据本发明的另一个实施例的控制设备的电路图；和

图6是根据图5给出的一个更为详细的电路图。

具体实施方式

本发明所讨论的图1到6以及用于描述该专利文档中的本发明的原理的各种实施例仅仅是说明的目的，而不应当被理解为以任何方式来限制本发明的范围。本领域技术人员将理解本发明的原理能以任何类型的适当布置的设备或系统来实现。

图1A是现有技术中的发电装置的电源处理的原理图。如图1A所示，以传统的电源处理方式，发电装置操作时产生的电能和发电装置复位时产生的能量被负载分别利用。

图1B是根据本发明的发电装置的电源处理的原理图。如图1B所示，以根据本发明的受控制的电源处理方式，发电装置操作时产生的电能和发电装置复位时产生的能量被负载共同利用。

根据本发明，通过利用一个或多个开关元件(机械开关或者例如三极管等能起到开关作用的电子元件)组成一个控制部分，使得在自供电的电子装置操作发电前，将前端产生能量与后端负载暂时断开；当自供电的电子装置复位发电开始后，再将前端与负载相连，使得操作时产生的能量和复位时产生的能量一起被利用。这个控制部分可以是与其他运动元件相关的机械开关，也可以是由电子元件组成的回路，或者两者的组合。

图2是根据本发明的一个实施例的在发电装置处于常态时的示意图，并且图3是根据本发明的一个实施例的在发电装置处于操作状态时的示意图。图4是根据图2和图3所示的实施例的控制设备的电路图。

本实施例采用一个机械常闭开关200，该开关200与发电装置100的能量输入端101相关联，该能量输入端101能够运动。开关200的按钮201和发电装置100的能量输入端101相关联。电路400的输入端INPUT1和INPUT2与图2和图3中的发电装置100的输出端相连接，电路400的输出端OUTPUT与负载相连接。整流模块402与发电装置100的输出端相连接。能量被电路400的输入端INPUT1和INPUT2所接收后，整流模块402对发电装置100输出的能量进行整流。在整流模块402和接地GND之间并联了能量存储装置C1。由于发电装置100为间歇工作，整流模块402防止存储装置中的能量在发电装置100不工作时被发电装置消耗。即，整流模块402还起反向截止的作用。开关200和稳压模块VR1顺序串联在输出端OUTPUT之前。

在发电装置100操作时(过程为从图2至图3)，能量输入端101的运动分成两个部分：第一部分运动先使常闭的开关200断开，而后的第二部分运动使发电装置100进行发电，操作时产生的能量经过整流之后被暂时储存在能量存储装置C1中。在其他一些实施例中，开关200为三极管等电子开关，由于其处于常断状态，因此无需借助第一部分运动使其断开。在发电装置100复位时(过程为从图3至图2)，能量输入端101的运动同样分成两个部分：第一部分运动首先使发电装置100发电，复位时产生的能量经过整流之后同样被暂时储存在能量存储装置C1中。随着能量输入端101的继续第二部分运动，最后使开关200闭合，能量传导至负载。

本领域技术人员可以理解，开关200可以是如图2和3中所示的机械开关，也可以是能起到开关作用的电子元件，比如三极管。具体地，机械开关可以是例如是微动开关、小型检测开关、轻触开关、拨动开关、推动开关、船型开关、指拨开关以及DIP开关，等等。

图5是根据本发明的另一个实施例的控制设备的电路图。如图5所示的电路500包括第一能量存储装置和第二能量存储装置，诸如电容C1和C2。电容C1并联在接地GND和电路500的第一支路之间，并且电容C2并联在接地GND和电路500的第二支路之间。第一能量存储装置在发电装置操作时接收所产生的电能，并且第二能量存储装置在发电装置复位时接收所产生的电能。电路500还包括稳压模块VR1。在操作时，由发电装置所发出的电能经过二极管D3,D2选择进入第一支路，将能量存储在第一能量存储装置C1，这时三极管501断开，能量无法传递到负载。在复位时由发电装置所发出的电能经过二极管D1,D4选择进入第二支路，将能量存储在第二能量存储装置C2，并开始向负载供能。与此同时或者在要求的时间内，通过信号触发三极管501的B极使三极管导通，使得第一能量存储装置C1的能量传递到负载，实现了第一能量存储装置和第二能量存储装置所储存的能量共同利用。

图6给出了根据图5的一种更为具体方式。图6中的控制点A可以直接连接至VDD或者通过光耦合等方式与之相关联，或者由其他信号控制。当控制点A直接连接至VDD时，由于发电装置操作时三极管602被拉低且三极管601被拉高，所以三极管601截止不导通，电能存储在第一能量存储装置C1中。发电装置复位时，稳压模块VR1稳出的电压使三极管602导通，从而把三极管601的基级拉低，三极管601导通，存储在能量存储装置C1的能量传导至负载。

本领域技术人员可以理解，作为开关的三极管501、601和602可以是任何类型的三极管，比如各种双极性晶体管和场效应晶体管。此外，作为开关的三极管501可以是任何能起到开关作用的电子元件，比如模拟开关、模拟多路器、数据总线开关、交流固态开关、大电流低压功率开关、干簧管物理开关，以及专用的视频矩阵交叉开关、视频多路复用器、USB开关、HDMI/DVI分配器/加速器，等等。

尽管已经为呈现本发明的基本结构的目的说明了结构的某些构造，但是本领域技术人员将理解其他仍然落在本发明所附的权利要求的范围内的变型也是可能的。尽管本发明已经根据当前被认为是最实用和优选的实施例来描述，仍然可以理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，其旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效方案。

Claims (17)

1.一种用于需复位的发电装置的控制方法，该方法包括步骤：

当所述发电装置操作时，所述发电装置的能量输入端开始运动，借助所述能量输入端的运动使与所述能量输入端相关联的开关在发电前断开，所述开关位于发电装置和负载之间，开关断开即将前端发电装置与后端负载断开，

发电装置开始发电，整流所述发电装置生成的能量，并且存储经整流的发电装置生成的能量；

当所述发电装置复位时，所述能量输入端开始复位；

发电装置再次发电，整流复位时发电装置产生的能量，并且存储经整流的复位时产生的能量；

借助所述能量输入端的复位使所述开关闭合，将前端发电装置与负载连接；以及

将所存储的两份能量传导至负载。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中所述开关的断开早于所述发电装置操作时的发电，并且所述开关的闭合晚于所述发电装置复位时的发电。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中所述开关是机械开关且通过机械连接与所述能量输入端相关联。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中所述开关是三极管或MOS管等开关器件，并且通过电气连接与所述能量输入端相关联。

6.一种用于需复位的发电装置的控制方法，包括：

暂时切断将发电装置操作时产生的能量传导至负载的第一支路并且暂时存储该能量；以及

利用发电装置复位时产生的能量直接或者间接地产生触发信号，使得在要求的时间内触发第一支路中的常断开关使该开关导通，将操作时产生的能量通过第一支路传递至负载，并且复位时产生的能量通过第二支路也传递至负载。

7.如权利要求6所述的控制方法，还包括：当所述发电装置复位时，将发电装置生成的能量存储在第二能量存储装置中，在开关闭合之后，存储在第一能量存储装置中的能量和存储在第二能量存储装置中的能量分别通过第一支路和第二支路传导至负载。

8.如权利要求6所述的控制方法，其中所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

9.一种用于需复位的发电装置的控制设备，包括：

开关，串联在发电装置和负载之间，与所述发电装置的能量输入端相关联；

整流装置，与所述发电装置的输出端相连接；以及

能量存储装置，位于整流装置和开关之间，

其中，当所述发电装置操作时，所述能量输入端开始运动，借助所述能量输入端的运动使所述开关在发电前断开，将发电装置与负载断开，所述发电装置生成的能量经整流存储在所述能量存储装置中，当所述发电装置复位时，所述能量输入端开始复位，复位时发电装置再次产生的能量经整流存储在能量存储装置中，借助所述能量输入端的复位使所述开关闭合，将发电装置与负载连接，存储在所述能量存储装置中的两份能量传导至负载。

10.如权利要求9所述的控制设备，其中所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

11.如权利要求9所述的控制设备，其中所述开关的断开早于所述发电装置操作时的发电，并且所述开关的闭合晚于所述发电装置复位时的发电。

12.如权利要求9所述的控制设备，其中所述开关是机械开关且通过机械连接与所述能量输入端相关联。

13.如权利要求9所述的控制设备，其中所述开关是三极管或MOS管等开关器件，并且通过电气连接与所述能量输入端相关联。

14.一种用于需复位的发电装置的控制设备，该控制设备具有并联的第一支路和第二支路，该控制设备包括：

位于第一支路中的开关和第一能量存储装置，开关串联在第一能量存储装置和负载之间，其常态为断开，并且由控制信号触发而闭合；

和

位于第二支路中的第二能量存储装置，

其中当所述发电装置操作时，所述开关处于常态，以切断将操作时产生的能量传导至负载的第一支路并且暂时将该操作时产生的能量存储在第一能量存储装置中，以及，在复位的同时或者在要求的时间内通过利用复位时产生的能量生成控制信号来触发所述开关以使之闭合，使得存储在第一能量存储装置中的能量通过第一支路传递至负载并且复位时产生的能量通过第二支路也传递至负载。

15.如权利要求14所述的控制设备，其中，当所述发电装置复位时，将发电装置生成的能量存储在第二能量存储装置中，在开关闭合之后，存储在第一能量存储装置中的能量和存储在第二能量存储装置中的能量分别通过第一支路和第二支路传导至负载。

16.如权利要求14所述的控制设备，其中所述发电装置是自供电设备的发电装置,其在操作和和复位时所产生的电流是相反的。

17.如权利要求14所述的控制设备，其中所述开关是三极管、MOS管或继电器等开关器件。