CN106712243A - 一种可穿戴设备自供电系统 - Google Patents

一种可穿戴设备自供电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106712243A
CN106712243A CN201710012107.1A CN201710012107A CN106712243A CN 106712243 A CN106712243 A CN 106712243A CN 201710012107 A CN201710012107 A CN 201710012107A CN 106712243 A CN106712243 A CN 106712243A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
wearable device
module
storage module
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710012107.1A
Other languages
English (en)
Inventor
吴静远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Micron Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Micron Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Micron Technology Co ltd filed Critical Beijing Micron Technology Co ltd
Priority to CN201710012107.1A priority Critical patent/CN106712243A/zh
Publication of CN106712243A publication Critical patent/CN106712243A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed

Abstract

一种可穿戴设备自供电系统，属于应用于可穿戴设备的能量采集自供电技术领域。采集人体或环境中的各种形式的能量，能量为动能、热能、化学能、光能或者声能，利用储能元件储存能量，经过超低功耗的电源管理接口电路给可穿戴设备供电。本发明将人体及环境中的各种形式的能量收集起来并转化成电能为可穿戴设备供电，将极大延长可穿戴设备的续航时间，对于一些微低功耗的可穿戴设备来说则可以完全免电池使用，实现无限续航。

Description

一种可穿戴设备自供电系统
技术领域
本发明涉及一种可穿戴设备自供电系统，属于应用于可穿戴设备的能量采集自供电技术领域。
背景技术
目前，越来越多的可穿戴设备出现在人们的生活当中，然而可穿戴设备无法实现有源供给，需要使用电池进行供电，电池续航时间短，需要频繁充电或者更换电池为消费者的使用带来很大的不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种可穿戴设备自供电系统。
一种可穿戴设备自供电系统，采集人体或环境中的各种形式的能量(动能、热能、化学能、光能、声能等)，利用储能元件储存电能，经过超低功耗的电源管理接口电路，从而给可穿戴设备供电。
一种可穿戴设备自供电系统，采集人体或环境中的各种形式的能量，能量为动能、热能、化学能、光能或者声能，利用储能元件储存能量，经过超低功耗的电源管理接口电路给可穿戴设备供电。
包括能量采集模块、储能模块和接口电路。
能量采集模块：采集人体或环境中的各种形式的能量进行发电，
接口电路：对发电后得到的电能进行管理后传输到储能模块进行存储；
储能模块：储能模块对接口电路传送的电能进行存储，再通过接口电路向可穿戴设备供电。
能量采集模块为振动能量采集模块，利用人体活动时产生的振动能发电；也可以是温差能量采集模块，利用人体与环境温度的温差进行发电；还可以是光能采集模块，利用环境中的太阳能或者室内弱光进行发电。
接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块。
接口电路包括：
整流模块：将能量采集模块产生的电能调整为直流电后传输到储能模块进行存储；
开关电路：监测储能模块的电压，当电压达到一定阈值后导通，电压低于一定阈值后断开；
稳压模块：将储能模块与可穿戴设备连接起来，储能模块经稳压后向可穿戴设备供电；
对于功耗较低的可穿戴设备，接口电路包括整流模块和稳压模块，能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与可穿戴设备直接相连，持续为可穿戴设备供电。
能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有充足的电量)后导通，导通后储能模块经稳压模块与可穿戴设备相连，可穿戴设备在开关电路导通期间工作，从而实现间歇工作。
对于一些大部分时间处于低功耗工作状态或待机状态或休眠状态，间歇需要高功耗状态工作的可穿戴设备，接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块，将开关电路作为一个控制信号接入可穿戴设备，当开关电路断开时，可穿戴设备运行低功耗功能或处于待机或休眠状态，当储能模块拥有较多富余电量后，开关电路导通，稳压模块在开关电路之后将可穿戴设备与储能模块连接起来，储能模块开始经稳压模块向可穿戴设备供电，可穿戴设备开始运行高功耗功能。
本发明的优点是:
随着各种微低功耗芯片技术的发展，一些具有特定功能的可穿戴设备的功耗也越来越低，而人体及环境中的各种形式的能量是非常丰富的，把这一部分能量收集起来并转化成电能为可穿戴设备供电，将极大延长可穿戴设备的续航时间，对于一些微低功耗的可穿戴设备来说则可以完全免电池使用，实现无限续航。
自供电系统的引入，将极大地提升可穿戴设备的用户体验，而且还可以替代很大一部分电池，节能环保，对可穿戴设备本身的发展以及能源可持续发展都具有重要的意义。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明提供的一种可穿戴设备自供电系统架构示意图。
图2为本发明提供的一种持续工作的自供电可穿戴设备架构示意图。
图3为本发明提供的一种间歇工作的自供电可穿戴设备架构示意图。
图4为本发明提供的一种持续低功耗间歇高功耗的自供电可穿戴设备架构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对本发明实施例的理解，下面将做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例1：如图1、图2、图3及图4所示，一种可穿戴设备自供电系统，为了解决可穿戴设备电池续航时间短，需要频繁充电或更换电池的问题，本发明采集人体或环境中的各种形式的能量(动能、热能、化学能、光能、声能等)，利用储能元件储存电能，经过超低功耗的电源管理接口电路，从而给可穿戴设备供电。
一种可穿戴设备自供电系统，包括能量采集模块、储能模块和接口电路。
能量采集模块采集人体或环境中的各种形式的能量进行发电，接口电路对电能进行管理后，传输到储能模块进行存储，再通过接口电路向可穿戴设备供电。
能量采集模块可以是振动能量采集模块，利用人体活动时产生的振动能发电；也可以是温差能量采集模块，利用人体与环境温度的温差进行发电；还可以是光能采集模块，利用环境中的太阳能或者室内弱光进行发电。
接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块。
其中，整流模块将能量采集模块产生的电能调整为直流电后传输到储能模块进行存储。
开关电路监测储能模块的电压，当电压达到一定阈值后导通，电压低于一定阈值后断开。
对于超低功耗的可穿戴设备，稳压模块可以将储能模块与可穿戴设备连接起来，储能模块经稳压后向可穿戴设备供电；对于一些稍高功耗的可穿戴设备，稳压模块可在开关电路之后将可穿戴设备与储能模块连接起来，这样在开关电路导通后，储能模块才开始经稳压模块向可穿戴设备供电；对于一些大部分时间处于低功耗工作状态或待机状态，间歇需要高功耗状态工作的可穿戴设备，可将开关电路作为一个控制信号接入可穿戴设备，当开关电路断开时，可穿戴设备运行低功耗功能，当储能模块拥有较多富余电量后，开关电路导通，可穿戴设备开始运行高功耗功能。
在可穿戴设备的使用过程中，储能模块会频繁地进行充放电，因此储能模块的充放电寿命次数需要比较大，可使用超级电容或可充电电池，如果使用可充电电池还需要匹配合适的充放电管理电路。
实施例2：如图2所示,本实例为一种持续工作的自供电可穿戴设备。
能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与可穿戴设备直接相连，持续为可穿戴设备供电。
实施例3：如图3所示,本实例为一种间歇工作的自供电可穿戴设备。
能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块产生的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有充足的电量)后导通，导通后储能模块经稳压模块与可穿戴设备相连，可穿戴设备在开关电路导通期间工作，从而实现间歇工作。
实施例4：如图4所示,本实例为一种持续低功耗间歇高功耗的自供电可穿戴设备。
能量采集模块采集人体或环境中能量转化为电能，能量采集模块输出的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与实现低功耗功能的器件相连，持续为其供电，可穿戴设备处于低功耗状态工作。
开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有富余的电量)后导通，导通后实现高功耗功能的器件开始工作，可穿戴设备进入高功耗状态。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于采集人体或环境中的各种形式的能量，能量为动能、热能、化学能、光能或者声能，利用储能元件储存能量，经过超低功耗的电源管理接口电路给可穿戴设备供电。
2.根据权利要求1所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于包括能量采集模块、储能模块和接口电路。
3.根据权利要求2所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于：
能量采集模块：采集人体或环境中的各种形式的能量进行发电，
接口电路：对发电后得到的电能进行管理后传输到储能模块进行存储；
储能模块：储能模块对接口电路传送的电能进行存储，再通过接口电路向可穿戴设备供电。
4.根据权利要求3所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于能量采集模块为振动能量采集模块，利用人体活动时产生的振动能发电；也可以是温差能量采集模块，利用人体与环境温度的温差进行发电；还可以是光能采集模块，利用环境中的太阳能或者室内弱光进行发电。
5.根据权利要求2所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块。
6.根据权利要求5所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于接口电路包括：
整流模块：将能量采集模块产生的电能调整为直流电后传输到储能模块进行存储；
开关电路：监测储能模块的电压，当电压达到一定阈值后导通，电压低于一定阈值后断开；
稳压模块：将储能模块与可穿戴设备连接起来，储能模块经稳压后向可穿戴设备供电。
7.根据权利要求2所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于对于功耗较低的可穿戴设备，接口电路包括整流模块和稳压模块，能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，储能模块通过稳压模块与可穿戴设备直接相连，持续为可穿戴设备供电。
8.根据权利要求2所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于能量采集模块采集人体或环境中的能量转化为电能，能量采集模块出来的电能经整流模块整流后变为直流电，然后传输到储能模块进行电能存储，开关电路持续对储能模块进行电压监测，当电压低于一定阈值时持续处于断开状态，当电压超过一定阈值(即储能模块有充足的电量)后导通，导通后储能模块经稳压模块与可穿戴设备相连，可穿戴设备在开关电路导通期间工作，从而实现间歇工作。
9.根据权利要求2所述的一种可穿戴设备自供电系统，其特征在于对于一些大部分时间处于低功耗工作状态或待机状态或休眠状态，间歇需要高功耗状态工作的可穿戴设备，接口电路包括整流模块、开关电路和稳压模块，将开关电路作为一个控制信号接入可穿戴设备，当开关电路断开时，可穿戴设备运行低功耗功能或处于待机或休眠状态，当储能模块拥有较多富余电量后，开关电路导通，可穿戴设备开始运行高功耗功能。
CN201710012107.1A 2017-01-06 2017-01-06 一种可穿戴设备自供电系统 Pending CN106712243A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710012107.1A CN106712243A (zh) 2017-01-06 2017-01-06 一种可穿戴设备自供电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710012107.1A CN106712243A (zh) 2017-01-06 2017-01-06 一种可穿戴设备自供电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106712243A true CN106712243A (zh) 2017-05-24

Family

ID=58908704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710012107.1A Pending CN106712243A (zh) 2017-01-06 2017-01-06 一种可穿戴设备自供电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106712243A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107276399A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中央军委后勤保障部军需装备研究所 一种用于环境能量采集的接口电路
CN107576389A (zh) * 2017-09-14 2018-01-12 浙江海洋大学 一种船舶轴系扭振监测装置
CN107634570A (zh) * 2017-10-31 2018-01-26 广东小天才科技有限公司 一种可穿戴设备的电源控制管理方法及可穿戴设备
CN108260113A (zh) * 2017-12-29 2018-07-06 深圳市欧乐在线技术发展有限公司 双供电系统近场通讯装置及车载单元
CN108899950A (zh) * 2018-07-18 2018-11-27 电子科技大学 一种自供能智能系统及电路系统
CN108958451A (zh) * 2018-06-11 2018-12-07 广州博鳌健康产业研究院（有限合伙） 一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置
CN109004640A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 电子科技大学 一种自供能系统和工作方法
CN109253756A (zh) * 2018-08-31 2019-01-22 苏州心生智能科技有限公司 能感知环境信息的智能穿戴设备
CN109447222A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 电子科技大学 一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统
CN114977390A (zh) * 2022-05-25 2022-08-30 电子科技大学 一种基于自供能的可穿戴设备
CN116937807A (zh) * 2023-07-21 2023-10-24 广东悦学科技有限公司 一种电流电压功率的监测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080083139A1 (en) * 2003-02-21 2008-04-10 Mullen Jeffrey D Maximizing power generation in and distributing force amongst piezoelectric generators
CN102790549A (zh) * 2012-08-27 2012-11-21 重庆邮电大学 用于振动能量采集的智能服装
CN104643370A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 纳米新能源（唐山）有限责任公司 无线自供电计步鞋、计步系统及计步方法
CN205070573U (zh) * 2015-11-05 2016-03-02 深圳大学 一种无线传感器及其供电电路
CN105429262A (zh) * 2015-12-23 2016-03-23 魅族科技（中国）有限公司 一种可穿戴设备的充电方法以及可穿戴设备
CN205212751U (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 深圳市前海安测信息技术有限公司 一种自主供电的可穿戴设备
CN105680499A (zh) * 2015-09-06 2016-06-15 王旭成 一种微能量采集电路和微能量采集方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080083139A1 (en) * 2003-02-21 2008-04-10 Mullen Jeffrey D Maximizing power generation in and distributing force amongst piezoelectric generators
CN102790549A (zh) * 2012-08-27 2012-11-21 重庆邮电大学 用于振动能量采集的智能服装
CN104643370A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 纳米新能源（唐山）有限责任公司 无线自供电计步鞋、计步系统及计步方法
CN105680499A (zh) * 2015-09-06 2016-06-15 王旭成 一种微能量采集电路和微能量采集方法
CN205070573U (zh) * 2015-11-05 2016-03-02 深圳大学 一种无线传感器及其供电电路
CN205212751U (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 深圳市前海安测信息技术有限公司 一种自主供电的可穿戴设备
CN105429262A (zh) * 2015-12-23 2016-03-23 魅族科技（中国）有限公司 一种可穿戴设备的充电方法以及可穿戴设备

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107276399B (zh) * 2017-07-21 2019-07-16 中央军委后勤保障部军需装备研究所 一种用于环境能量采集的接口电路
CN107276399A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中央军委后勤保障部军需装备研究所 一种用于环境能量采集的接口电路
CN107576389A (zh) * 2017-09-14 2018-01-12 浙江海洋大学 一种船舶轴系扭振监测装置
CN107634570A (zh) * 2017-10-31 2018-01-26 广东小天才科技有限公司 一种可穿戴设备的电源控制管理方法及可穿戴设备
CN108260113A (zh) * 2017-12-29 2018-07-06 深圳市欧乐在线技术发展有限公司 双供电系统近场通讯装置及车载单元
CN108958451A (zh) * 2018-06-11 2018-12-07 广州博鳌健康产业研究院（有限合伙） 一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置
CN108958451B (zh) * 2018-06-11 2021-09-21 广州博鳌健康产业研究院（有限合伙） 一种用于穿戴式设备的数据采集和通信方法及装置
CN108899950B (zh) * 2018-07-18 2021-12-28 电子科技大学 一种自供能智能系统及电路系统
CN109004640A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 电子科技大学 一种自供能系统和工作方法
CN108899950A (zh) * 2018-07-18 2018-11-27 电子科技大学 一种自供能智能系统及电路系统
CN109253756A (zh) * 2018-08-31 2019-01-22 苏州心生智能科技有限公司 能感知环境信息的智能穿戴设备
CN109447222A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 电子科技大学 一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统
CN109447222B (zh) * 2018-10-30 2021-05-04 电子科技大学 一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统
CN114977390A (zh) * 2022-05-25 2022-08-30 电子科技大学 一种基于自供能的可穿戴设备
CN116937807A (zh) * 2023-07-21 2023-10-24 广东悦学科技有限公司 一种电流电压功率的监测方法
CN116937807B (zh) * 2023-07-21 2024-01-30 广东悦学科技有限公司 一种电流电压功率的监测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106712243A (zh) 一种可穿戴设备自供电系统
Stojčev et al. Power management and energy harvesting techniques for wireless sensor nodes
CN103139936B (zh) 能量自供给的无线传感器网络节点
CN106787114B (zh) 一种嵌入式可穿戴太阳能供电系统及其控制方法
Magno et al. Smart power unit with ultra low power radio trigger capabilities for wireless sensor networks
CN102306949B (zh) 传感器网络节点能量自供给方法和装置
CN1960119B (zh) 光伏-温差微能源与无线传感器网络节点集成自治微系统
CN104052108B (zh) 电子设备的供电电路、供电方法和一种电子设备
CN101808423A (zh) 无线传感器网络节点光伏能源自治系统及其自治方法
CN101588079A (zh) 一种电子设备的供电方法、供电装置及电子设备
CN107065508A (zh) 智能手表
CN107895997B (zh) 一种多能源复合供电的能源系统
CN109004640A (zh) 一种自供能系统和工作方法
CN106793176A (zh) 一种基于升压电路的环境实时监控系统
CN201868918U (zh) 基于压电自发电的无线传感器网络节点电源管理系统
CN106602703A (zh) 一种太阳能与市电交替供电的系统及方法
CN201532210U (zh) 一种太阳能供电无线传感器网络节点
CN112260380A (zh) 一种适应于无线传感节点的环境能量采集及管理系统
Shen et al. EFCon: Energy flow control for sustainable wireless sensor networks
CN205583752U (zh) 一种零功耗待机电路
KR101374830B1 (ko) 센서노드의 전력공급 제어장치 및 방법
CN205596356U (zh) 太阳能供电的低功耗野外检测装置
Lee et al. EcoMicro: A miniature self-powered inertial sensor node based on bluetooth low energy
Kochláň et al. Supercapacitor power unit for an event-driven wireless sensor node
CN114285132B (zh) 一种低功耗能源采集电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170524