CN109194183A - 器件自修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种器件自修复系统，用于对能量采集器件补充电荷，的器件自修复系统包括：采集模块、存储模块、控制模块及电压处理模块；存储模块与采集模块、控制模块及电压处理模块连接，控制模块还与采集模块连接；采集模块用于采集能量采集器件输出的电能并传输至存储模块；存储模块用于存储电能；控制模块用于计算采集模块传输至存储模块的电量并根据电量控制存储模块是否放电；电压处理模块用于当控制模块控制存储模块放电时，对存储模块输出的电压进行处理，并将处理后的电压传输至能量采集器件，以对能量采集器件补充电荷。本发明的器件自修复系统，能够实现对能量采集器件电荷的补充，修复能量采集器件的供电性能。

Description

器件自修复系统

技术领域

本发明涉及修复技术领域，特别涉及一种器件自修复系统。

背景技术

无线传感器网络和物联网通常由大量分布在不同区域的电子装置节点构成，每个节点都需要能量供应。由于传统能量源，如电池，超级电容器等存储的能量有限，且传统能量源的寿命通常较短，更换麻烦。

随着能量采集技术的发展，能量采集器件逐渐替代传统能量源，应用于无线传感器网络和物联网节点中，以弥补传统能量源的供电缺陷。随着能量采集器件工作时间的增长，能量采集器件的供电性能受环境因素的影响而逐渐降低。

发明内容

基于此，有必要针对能量采集器件随使用时间增长，供电性能受环境因素影响而逐渐降低的问题，提供一种器件自修复系统。

一种器件自修复系统，用于对能量采集器件补充电荷，所述的器件自修复系统包括：采集模块、存储模块、控制模块及电压处理模块；所述存储模块与所述采集模块、所述控制模块及所述电压处理模块连接，所述控制模块还与所述采集模块连接；所述采集模块用于采集所述能量采集器件输出的电能并传输至所述存储模块；所述存储模块用于存储电能；所述控制模块用于计算所述采集模块传输至所述存储模块的电量并根据所述电量控制所述存储模块是否放电；所述电压处理模块用于当所述控制模块控制所述存储模块放电时，对所述存储模块输出的电压进行处理，并将处理后的电压传输至所述能量采集器件，以对所述能量采集器件补充电荷。

在其中一个实施例中，还包括开关模块，所述开关模块与所述控制模块、所述存储模块及所述电压处理模块连接；所述控制模块还用于当所述采集模块传输至所述存储模块的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块导通，从而所述存储模块通过所述开关模块对所述电压处理模块放电。

在其中一个实施例中，所述电压处理模块包括稳压单元；所述稳压单元用于对所述存储模块输出的电压进行稳压。

在其中一个实施例中，所述电压处理模块还包括升压单元；所述升压单元用于对经所述稳压单元稳压后的电压进行升压。

在其中一个实施例中，所述采集模块包括整流单元，所述整流单元用于将所述能量采集器件输出的交流电转换成直流电。

在其中一个实施例中，所述采集模块还包括能量管理单元，所述能量管理单元用于计算所述采集模块采集到的所述能量采集器件输出的电量，并当所述采集模块采集到的电量达到第二预设值时，传输一次电能至所述存储模块。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括计数单元，所述计数单元用于计算所述采集模块传输电能至所述存储模块的次数。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括控制单元，所述控制单元用于根据所述采集模块传输电能至所述存储模块的次数计算所述存储模块存储的电量是否达到第一预设值，所述控制单元用于当所述存储模块存储的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块导通。

在其中一个实施例中，还包括放电模块，所述放电模块与所述电压处理模块连接；所述放电模块用于接收所述电压处理模块传输的电压并对所述能量采集器件补充电荷。

上述的器件自修复系统，通过采集模块采集能量采集器件输出的电能并将电能存储于存储模块，控制模块计算采集模块传输至存储模块的电量并当存储模块存储的电量达到一定值时，控制存储模块对电压处理模块放电，电压处理模块对存储模块传输的电压进行处理后，对能量采集器件进行放电，实现对能量采集器件电荷的补充，修复能量采集器件的供电性能。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的器件自修复系统的原理框图；

图2为本发明一实施例提供的静电发电机的示意图；

图3为本发明一实施例提供的放电模块的放电示意图。

具体实施方式

请同时参阅图1及图2，本发明提供一种器件自修复系统100，用于对能量采集器件200补充电荷。在本实施方式中，所述能量采集器件200为静电发电机，静电发电机是一种利用摩擦生电、感应生电或由尖端放电产生电荷，并加以收集而形成高电压的静电装置。静电发电机包括上极板201及下极板202，上极板201及下极板202的材质为金属。下极板202为可振动结构且下极板202表面涂覆有驻极体203。通常情况下，驻极体203可以长时间存储电荷，但随着静电发电机使用时间的增长，驻极体203受环境因素影响其存储的电荷也会逐渐减少，进而影响静电发电机的供电性能。具体的，在静电发电机使用前，需向驻极体203的表面充负电荷。静电发电机工作时，下极板202向靠近或远离上极板201的方向振动，进而带动驻极体203向靠近或远离上极板201的方向振动，驻极体203表面的负电荷与上极板201的正电荷相互作用，从而在静电发电机的输出端产生交变电流。在不影响静电发电机正常工作的前提下，驻极体203表面的负电荷累积得越多，驻极体203表面的负电荷对上极板201的正电荷的静电力越强，静电发电机的输出功率越高，供电性能越好。

所述器件自修复系统100包括：采集模块10、存储模块20、控制模块30及电压处理模块40。所述存储模块20与所述采集模块10、所述控制模块30及所述电压处理模块40连接，所述控制模块30还与所述采集模块10连接。所述采集模块10用于采集所述能量采集器件200输出的电能并传输至所述存储模块20。所述存储模块20用于存储电能。在本实施方式中，所述存储模块20包括电容，所述存储模块20通过电容存储电能。所述控制模块30用于计算所述采集模块10传输至所述存储模块20的电量并根据所述电量控制所述存储模块20是否放电；所述电压处理模块40用于当所述控制模块30控制所述存储模块20放电时，对所述存储模块20输出的电压进行处理，并将处理后的电压传输至所述能量采集器件200，以对所述能量采集器件200补充电荷。需要说明的是，所述能量采集器件200输出至所述存储模块20的电能为交流电。所述存储模块20存储的电量还用于为无线传感器网络和物联网节点供电。

所述器件自修复系统100还包括开关模块50，所述开关模块50与所述控制模块30、所述存储模块20及所述电压处理模块40连接。所述控制模块30用于当所述采集模块10传输至所述存储模块20的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块50导通，从而所述存储模块20通过所述开关模块50对所述电压处理模块40放电。

所述电压处理模块40包括稳压单元41及升压单元42。所述稳压单元41用于对所述存储模块20输出的电压进行稳压。所述升压单元42用于对经所述稳压单元41稳压后的电压进行升压。

所述采集模块10包括整流单元11及能量管理单元12。所述整流单元11用于将所述能量采集器件200输出的交流电转换成直流电。所述能量管理单元12用于计算所述采集模块10采集到的所述能量采集器件200输出的电量，并当所述采集模块10采集到的电量达到第二预设值时，传输一次电能至所述存储模块20。所述采集模块10存储采集到的电量，直到存储的电量达到第二预设值，才对所述存储模块20放电。

所述控制模块30包括计数单元31及控制单元32。所述计数单元31用于计算所述采集模块10传输电能至所述存储模块20的次数。所述控制单元32用于根据所述采集模块10传输电能至所述存储模块20的次数计算所述存储模块20存储的电量是否达到第一预设值，所述控制单元32用于当所述存储模块20存储的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块50导通。所述采集模块10每次传输至所述存储模块20的电量为固定值，所述控制模块30通过计算所述采集模块10传输电能至所述存储模块20的次数计算所述存储模块20存储的电量，可以减少损耗，避免所述控制模块30直接检测所述存储模块20的电量对所述存储模块20电量的损耗，缩短所述存储模块20存储电量的时间。

所述器件自修复系统100还包括放电模块60，所述放电模块60与所述电压处理模块40连接；所述放电模块60用于接收所述电压处理模块40传输的电压并对所述能量采集器件200补充电荷。请参阅图3，在本实施方式中，所述放电模块60为针尖结构，所述针尖结构设置于所述上极板201远离所述下极板202的一侧。所述电压处理模块40传输至所述针尖结构的电压通常为数千伏，所述针尖结构上的高电压使得所述针尖结构与驻极体203表面的区域之间形成电离层204，所述针尖结构上的电子通过电离层204到达驻极体203表面，进而存储于达驻极体203的表面，从而实现对所述能量采集器件200的电荷的补充。

本发明的器件自修复系统100，通过采集模块10采集能量采集器件200输出的电能并将电能存储于存储模块20，控制模块30计算采集模块10传输至存储模块20的电量并当存储模块20存储的电量达到一定值时，控制存储模块20对电压处理模块40放电，电压处理模块40对存储模块20传输的电压进行处理后，对能量采集器件200进行放电，实现对能量采集器件200电荷的补充，修复能量采集器件200的供电性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种器件自修复系统，用于对能量采集器件补充电荷，其特征在于，所述的器件自修复系统包括：采集模块、存储模块、控制模块及电压处理模块；所述存储模块与所述采集模块、所述控制模块及所述电压处理模块连接，所述控制模块还与所述采集模块连接；所述采集模块用于采集所述能量采集器件输出的电能并传输至所述存储模块；所述存储模块用于存储电能；所述控制模块用于计算所述采集模块传输至所述存储模块的电量并根据所述电量控制所述存储模块是否放电；所述电压处理模块用于当所述控制模块控制所述存储模块放电时，对所述存储模块输出的电压进行处理，并将处理后的电压传输至所述能量采集器件，以对所述能量采集器件补充电荷。

2.根据权利要求1所述的器件自修复系统，其特征在于，还包括开关模块，所述开关模块与所述控制模块、所述存储模块及所述电压处理模块连接；所述控制模块还用于当所述采集模块传输至所述存储模块的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块导通，从而所述存储模块通过所述开关模块对所述电压处理模块放电。

3.根据权利要求1所述的器件自修复系统，其特征在于，所述电压处理模块包括稳压单元；所述稳压单元用于对所述存储模块输出的电压进行稳压。

4.根据权利要求3所述的器件自修复系统，其特征在于，所述电压处理模块还包括升压单元；所述升压单元用于对经所述稳压单元稳压后的电压进行升压。

5.根据权利要求1所述的器件自修复系统，其特征在于，所述采集模块包括整流单元，所述整流单元用于将所述能量采集器件输出的交流电转换成直流电。

6.根据权利要求5所述的器件自修复系统，其特征在于，所述采集模块还包括能量管理单元，所述能量管理单元用于计算所述采集模块采集到的所述能量采集器件输出的电量，并当所述采集模块采集到的电量达到第二预设值时，传输一次电能至所述存储模块。

7.根据权利要求6所述的器件自修复系统，其特征在于，所述控制模块包括计数单元，所述计数单元用于计算所述采集模块传输电能至所述存储模块的次数。

8.根据权利要求7所述的器件自修复系统，其特征在于，所述控制模块还包括控制单元，所述控制单元用于根据所述采集模块传输电能至所述存储模块的次数计算所述存储模块存储的电量是否达到第一预设值，所述控制单元用于当所述存储模块存储的电量达到第一预设值时，控制所述开关模块导通。

9.根据权利要求1所述的器件自修复系统，其特征在于，还包括放电模块，所述放电模块与所述电压处理模块连接；所述放电模块用于接收所述电压处理模块传输的电压并对所述能量采集器件补充电荷。