一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，包括整流電路、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路、穩(wěn)壓與分壓電路、電容儲能池、LDO線性電源、電壓穩(wěn)定反饋電路、線圈及環(huán)形鐵芯，其中線圈繞制在環(huán)形鐵芯上，整流電路輸入端連接線圈，輸出端連接電子開關(guān)，電子開關(guān)連接電子開關(guān)控制電路及穩(wěn)壓與分壓電路，電容儲能池連接穩(wěn)壓與分壓電路，并連接LDO線性電源，電容儲能池還連接電壓穩(wěn)定反饋電路的一輸入端，電壓穩(wěn)定反饋電路之另一輸入端接一設(shè)定電壓，輸出端連接至電子開關(guān)控制電路，通過本實用新型，不僅降低了電路的復(fù)雜程度，而且不會產(chǎn)生線圈過熱問題，提高電路效率,并降低了硬件成本和減少了一道工序，提高工作效率。
【專利說明】一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型關(guān)于一種取能電路，特別是涉及一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的自供電無線測溫傳感器供電部分處理電路見圖1。其工作原理采用如下控制方式，環(huán)形鐵芯有兩組線圈，其中一組作為工作線圈，另一組為短路線圈。工作原理如下:當(dāng)高壓載流體有電流通過后，產(chǎn)生交流電壓UACl，經(jīng)過整流電路后對儲能電容充電。LDO(Low Drop-Out regulator,低壓差線性穩(wěn)壓器)經(jīng)過對儲能電容電壓進(jìn)行線性變換后供后級電路供電。當(dāng)電壓超過設(shè)定值時(VDC電壓不能過高，否則會損害電子電路)，電壓穩(wěn)定反饋電路工作，控制電子開關(guān)導(dǎo)通，使短路線圈通過整流橋短路。由于工作線圈和短路線圈同在一個鐵芯上，短路線圈短路后，鐵芯上的磁通基本都降落在短路線圈上，因此工作線圈上的電壓就會降低。當(dāng)工作線圈電壓降低到設(shè)定值時，電壓穩(wěn)定反饋電路控制電子開關(guān)打開，工作線圈產(chǎn)生的電壓升高，對電容充電，供后續(xù)電路工作。
[0003]然而，采用圖1的傳統(tǒng)的自供電無線測溫傳感器取能電路，存在以下缺點:1、需要在環(huán)形鐵芯上纏繞兩組線圈，增加了成本，并多產(chǎn)生了一道工序，降低了生產(chǎn)效率；2、由于為了控制工作電壓不能過高，因此短路線圈始終處在短路、開路交替工作的狀態(tài)下，因此，產(chǎn)生了一個斷續(xù)的短路電流，該電流在線圈中持續(xù)工作，會引起線圈發(fā)熱，并且隨著短路電流的升高，發(fā)熱情況越來越嚴(yán)重。3、控制效率低。由于采用短路工作模式，在高壓在流體電流增大，磁場增大時，該電路必須連讀短接一組線圈，來降低另一組線圈的電壓。該工作電路主要將能量轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉，因此效率較低。
實用新型內(nèi)容
[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型之一目的在于提供一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其只需一組環(huán)形鐵芯線圈，降低了硬件成本和減少了一道工序，提高了工作效率。
[0005]本實用新型之另一目的在于提供一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其采用單線圈開路控制模式，降低了電路的復(fù)雜程度，簡單可靠。
[0006]本實用新型之又一目的在于提供一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，解決了線圈發(fā)熱問題。
[0007]本實用新型之再一目的在于提供一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其在電壓升高時，使后續(xù)電路與主電路通過電子開關(guān)斷開來控制電壓，因此效率大大提高，不會產(chǎn)生線圈過熱問題，提高了電路效率。
[0008]為達(dá)上述及其它目的，本實用新型提出一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，該取能電路包括整流電路、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路、穩(wěn)壓與分壓電路、電容儲能池、LDO線性電源、電壓穩(wěn)定反饋電路、線圈以及環(huán)形鐵芯，其中，所述線圈繞制在所述環(huán)形鐵芯上，所述整流電路輸入端連接所述線圈，輸出端連接所述電子開關(guān)，所述電子開關(guān)連接所述電子開關(guān)控制電路及所述穩(wěn)壓與分壓電路，所述電容儲能池連接所述穩(wěn)壓與分壓電路，并連接所述LDO線性電源以輸出穩(wěn)定電壓，所述電容儲能池還連接所述電壓穩(wěn)定反饋電路的一輸入端，所述電壓穩(wěn)定反饋電路之另一輸入端接一設(shè)定電壓，輸出端連接至所述電子開關(guān)控制電路。
[0009]進(jìn)一步地，所述電子開關(guān)控制電路包括一繼電器(Ul)、輸出現(xiàn)流電阻(Rl)和輸入限流電阻(R2)，所述輸入限流電阻(R2)連接所述繼電器(Ul)的控制端和所述電壓穩(wěn)定反饋電路的輸出端，所述輸出限流電阻(Rl)連接所述繼電器(Ul)的輸出端和所述電子開關(guān)，所述繼電器(Ul)的另一控制端接所述LDO線性電源的輸出端，所述繼電器(Ul)的受控端連接所述整流電路的輸出。
[0010]進(jìn)一步地，所述繼電器(Ul)為常閉型的MOSFET型繼電器。
[0011]進(jìn)一步地，所述電子開關(guān)包括達(dá)林頓連接的第一三極管(Ql)和第二三極管(Q2)，所述第一三極管(Ql)、所述第二三極管(Q2)的集電極接所述整流電路的輸出，所述第一三極管(Ql)發(fā)射極接所述第二三極管(Q2)基極，所述第二三極管(Q2)發(fā)射極接所述穩(wěn)壓與分壓電路，所述第一三極管(Ql)基極通過所述輸出限流電阻(Rl)接所述繼電器(Ul)的輸出端。
[0012]進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓與分壓電路包括第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)，第二二極管(D2)陰極接所述整流電路的輸出，所述第一二極管(Dl)陽極接地，所述第一二極管(Dl)和所述第二二極管(D2)公共端接所述電子開關(guān)的第二三極管(Q2)的發(fā)射極和所述電容儲能池的正端。
[0013]進(jìn)一步地，所述電容儲能池包括多個并聯(lián)相接的高容量電容，負(fù)端接地，正端連接至所述LDO線性電源的輸入端，所述電容儲能池的正端還連接至所述電壓穩(wěn)定反饋電路的米樣輸入端。
[0014]進(jìn)一步地，所述電壓穩(wěn)定反饋電路包括采樣電路、參考電壓產(chǎn)生電路以及放大器(U4)，所述采樣電路的采樣輸入端接所述電容儲能池，輸出接至所述放大器(U4)的反相輸入端，所述參考電壓產(chǎn)生電路接至所述放大器的同相輸入端，所述放大器(U4)的輸出通過所述輸入限流電阻接至所述電子開關(guān)控制電路繼電器(Ul)的控制端。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路采用單線圈開路工作模式，當(dāng)高壓載流體電流升高，工作電壓VDC升高到設(shè)定范圍后，電壓穩(wěn)定反饋回路控制電子管開路，開路后電源不再對電容充電，后級電路的工作主要靠電容能量的釋放；當(dāng)電容能量釋放到一定程度(反應(yīng)為電容電壓降低)，由電壓穩(wěn)定反饋回路控制電子開關(guān)閉合，輸入電壓對電容進(jìn)行充電，使LDO輸入電壓抬升,從而也將輸入電壓控制在一個合理的范圍內(nèi)，本實用新型不僅降低了電路的復(fù)雜程度，簡單可靠，而且不會產(chǎn)生線圈過熱問題，提高了電路效率，并降低了硬件成本和減少了一道工序，提高了工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種自供電無線測溫傳感器取能電路的電路框圖；
[0017]圖2為本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路的電路框圖。；
[0018]圖3為本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路之較佳實施例的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0019]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其它優(yōu)點與功效。本實用新型亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本實用新型的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0020]圖2為本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路的電路框圖。如圖2所示，本實用新型一種新型自供點無線測溫傳感器取能電路，包括:整流電路10、電子開關(guān)20、電子開關(guān)控制電路30、穩(wěn)壓與分壓電路40、電容儲能池50、LDO線性電源60、電壓穩(wěn)定反饋電路70、交流線圈80以及環(huán)形鐵芯90，交流線圈80繞制在環(huán)形鐵芯90上，二者聯(lián)合組成交流取能電路以在有高壓載流體通過環(huán)形鐵芯90時拾取能量并以交流電壓形式輸出，該輸出電壓連接至整流電路10以轉(zhuǎn)換為直流電壓VDC，該直流電壓VDC連接至電子開關(guān)20，電子開關(guān)20在電子開關(guān)控制電路30的控制下向穩(wěn)壓與分壓電路40輸出可控的電壓脈沖Vin，該電壓脈沖Vin連接至電容儲能池50將能量予以儲存，電容儲能池50連接至LDO線性電源輸出穩(wěn)定電壓如3.3V，穩(wěn)壓與分壓電路40輸出可控的電壓脈沖Vin的同時還連接至電壓穩(wěn)定反饋電路70，以將電壓脈沖Vin與一設(shè)定電壓比較以輸出控制信號至電子開關(guān)控制電路30形成負(fù)反饋，完成將交流線圈80和環(huán)形鐵芯90拾取的能量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓輸出的控制。
[0021]具體的說，整流電路10的作用是將環(huán)形鐵芯90的線圈80輸出的交流電壓整流成直流電壓(VDC)輸出。電子開關(guān)電路20主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行直流輸出電壓大小的控制，當(dāng)直流電壓超過設(shè)定值，電子開關(guān)20打開，直流電壓停止對儲能電容池充電；當(dāng)直流電壓小于設(shè)定值，電子開關(guān)接通，直流電壓對儲能電容池充電。電子開關(guān)控制電路30主要負(fù)責(zé)對電子開關(guān)的控制與驅(qū)動，使其在電壓穩(wěn)定反饋電路70的控制下可靠地導(dǎo)通與管斷。穩(wěn)壓與分壓電路40主要起到兩個作用:第一對直流電壓進(jìn)行限制，防止直流電壓過高造成電路原件損害，第二，對電路電壓進(jìn)行分壓，提供LDO的輸入電壓(Vin)。LDO線性電源60主要作用是將變動的Vin電壓進(jìn)行穩(wěn)壓輸出，保證后續(xù)的3.3V能夠穩(wěn)定輸出。電壓穩(wěn)定反饋電路70主要是對LDO線性電源60的輸入電壓Vin與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，當(dāng)Vin高于設(shè)定值時，電壓穩(wěn)定反饋電路70控制電子開關(guān)20打開；當(dāng)Vin低于設(shè)定值時，電壓穩(wěn)定反饋電路70控制電子開關(guān)20接通。
[0022]圖3為本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路之較佳實施例的電路原理圖。其中，線圈80、環(huán)形鐵芯90和整流電路10均為常規(guī)產(chǎn)品，電容儲能池50為多個高容量電容(例如Cl，C2, C5)，LDO線性電源60包括線性穩(wěn)壓器LDO和濾波電容C3，電子開關(guān)控制電路30包括一 MOSFET型繼電器Ul和輸出限流電阻Rl和輸入限流電阻R2，輸入限流電阻R2連接MOSFET型繼電器Ul的控制端和電壓穩(wěn)定反饋電路70的放大器U4的輸出端，輸出限流電阻Rl連接MOSFET型繼電器Ul的輸出端和電子開關(guān)20的三極管Ql基極，MOSFET型繼電器Ul的另一控制端接LDO線性電源60之輸出，MOSFET型繼電器Ul的受控端輸入為整流輸出直流電壓VDC，電子開關(guān)20包括達(dá)林頓連接的三極管Ql和Q2 (可分別稱之為第一三極管Q1、第二三極管Q2)，QU Q2集電極接整流輸出直流電壓VDC，Ql發(fā)射極接Q2基極，Q2發(fā)射極接穩(wěn)壓與分壓電路40的穩(wěn)壓管D2和Dl的公共端，Ql基極通過限流電阻Rl接繼電器Ul的輸出端，穩(wěn)壓與分壓電路40包括齊納二極管Dl和D2 (可分別稱之為第一二極管D1、第二二極管D2)，D2陰極接整流輸出直流電壓VDC，D1陽極接地，Dl和D2公共端接電子開關(guān)20的輸出即Q2的發(fā)射極和電容儲能池50的正端，電容儲能池50的負(fù)端接地，電容儲能池50的正端連接至LDO線性電源60的輸入端，其輸出連接至負(fù)載如CPU等，電容儲能池50的正端還連接至電壓穩(wěn)定反饋電路70的采樣輸入端，電壓穩(wěn)定反饋電路70包括采樣電路、參考電壓產(chǎn)生電路以及放大器U4，電阻R4和R6構(gòu)成采樣電路，其采樣輸入端接電容儲能池50，輸出接至放大器U4的反相輸入端，R3和R5組成參考電壓產(chǎn)生電路，其輸出接至放大器U4的同相輸入端，放大器U4輸出通過輸入限流電阻R2接至電子開關(guān)控制電路30的輸入端即繼電器Ul的控制端。
[0023]以下將配合圖2、圖3進(jìn)一步說明本實用新型的原理:環(huán)形鐵芯90在高壓載流體的磁場作用下，形成交變磁場。磁場使環(huán)形鐵芯的交流線圈80產(chǎn)生交流電壓。交流電壓在整流電路10處理后形成直流電壓VDC。電壓VDC經(jīng)過電子開關(guān)20后，再經(jīng)過分壓連接到儲能電容50上，并作為LDO線性電源60的輸入電壓。為控制LDO線性電源60輸入電壓不超過芯片的規(guī)定值，電壓穩(wěn)定反饋電路70始終對其進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)電壓高過設(shè)定電壓時，電壓穩(wěn)定反饋電路70控制電子開關(guān)20斷開，這時負(fù)載的供電完全依靠電容中的儲能。隨著電容儲能的泄放，電壓Vin降低。當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值后，電壓穩(wěn)定反饋電路70將電子開關(guān)打開，VDC經(jīng)過分壓后對儲能電容進(jìn)行充電，當(dāng)充電到高壓設(shè)定值后關(guān)閉。由于電容上的電壓不能突變，因此LDO的輸入電壓Vin是在一定范圍內(nèi)的充電、放電。而LDO的輸出穩(wěn)壓特性，決定了后續(xù)3.3V電壓的穩(wěn)定。
[0024]為了保證在后續(xù)電路在上電瞬間能啟動工作，電子開關(guān)控制電路中的Ul為常閉型的MOSFET型繼電器。在電瞬間，電子開關(guān)打開，對電容充電。當(dāng)電容電壓升高到LDO能夠啟動工作的電壓后，后續(xù)電路開始工作，對電壓進(jìn)行穩(wěn)定控制。
[0025]可見，本實用新型一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路采用單線圈開路工作模式，當(dāng)高壓載流體電流升高，工作電壓VDC升高到設(shè)定范圍后，電壓穩(wěn)定反饋回路控制電子管開路，開路后電源不再對電容充電，后級電路的工作主要靠電容能量的釋放；當(dāng)電容能量釋放到一定程度(反應(yīng)為電容電壓降低)，由電壓穩(wěn)定反饋回路控制電子開關(guān)閉合，輸入電壓對電容進(jìn)行充電,使LDO輸入電壓抬升,從而也將輸入電壓控制在一個合理的范圍內(nèi)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0027](I)環(huán)形鐵芯線圈只需一組，降低了硬件成本和減少了一道工序，提高了工作效率。
[0028](2)采用單線圈開路控制模式，降低了電路的復(fù)雜程度，簡單可靠。
[0029](3)解決了線圈發(fā)熱問題。由于傳統(tǒng)的控制方式，電路在穩(wěn)定運行過程中，電子開關(guān)不斷短接線圈，短接線圈處在斷續(xù)的短路模式，產(chǎn)生了一個變化的短路電流，這個電流在線圈中持續(xù)發(fā)熱，進(jìn)而引起線圈溫度升高。而本發(fā)明采用開路控制模式，當(dāng)電壓升高時，電子開關(guān)是處在開路狀態(tài)下，因此線圈的電流很小。因此，不會產(chǎn)生線圈發(fā)熱的問題。
[0030](4)電路效率大大提高。由于傳統(tǒng)的控制方式是在電壓升高時短接線圈，將能量完全轉(zhuǎn)化為熱量，而本發(fā)明在電壓升高時，使后續(xù)電路與主電路通過電子開關(guān)斷開的方式來控制電壓，因此效率大大提高，不會產(chǎn)生線圈過熱問題，提高了電路效率。
[0031]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本實用新型的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:該取能電路包括整流電路、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路、穩(wěn)壓與分壓電路、電容儲能池、LDO線性電源、電壓穩(wěn)定反饋電路、線圈以及環(huán)形鐵芯，其中，所述線圈繞制在所述環(huán)形鐵芯上，所述整流電路輸入端連接所述線圈，輸出端連接所述電子開關(guān)，所述電子開關(guān)連接所述電子開關(guān)控制電路及所述穩(wěn)壓與分壓電路，所述電容儲能池連接所述穩(wěn)壓與分壓電路，并連接所述LDO線性電源以輸出穩(wěn)定電壓，所述電容儲能池還連接所述電壓穩(wěn)定反饋電路的一輸入端，所述電壓穩(wěn)定反饋電路之另一輸入端接一設(shè)定電壓，輸出端連接至所述電子開關(guān)控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述電子開關(guān)控制電路包括一繼電器(Ul)、輸出限流電阻(Rl)和輸入限流電阻(R2)，所述輸入限流電阻(R2)連接所述繼電器(Ul)的控制端和所述電壓穩(wěn)定反饋電路的輸出端，所述輸出限流電阻(Rl)連接所述繼電器(Ul)的輸出端和所述電子開關(guān)，所述繼電器(Ul)的另一控制端接所述LDO線性電源的輸出端，所述繼電器(Ul)的受控端連接所述整流電路的輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述繼電器(Ul)為常閉型的MOSFET型繼電器。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述電子開關(guān)包括達(dá)林頓連接的第一三極管(Ql)和第二三極管(Q2)，所述第一三極管(Ql)、所述第二三極管(Q2)的集電極接所述整流電路的輸出，所述第一三極管(Ql)發(fā)射極接所述第二三極管(Q2)基極，所述第二三極管(Q2)發(fā)射極接所述穩(wěn)壓與分壓電路，所述第一三極管(Ql)基極通過所述輸出限流電阻(Rl)接所述繼電器(Ul)的輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓與分壓電路包括第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)，第二二極管(D2)陰極接所述整流電路的輸出，所述第一二極管(Dl)陽極接地，所述第一二極管(Dl)和所述第二二極管(D2)公共端接所述電子開關(guān)的第二三極管(Q2)的發(fā)射極和所述電容儲能池的正端。
6.如權(quán)利要求5所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述電容儲能池包括多個并聯(lián)相接的高容量電容，負(fù)端接地，正端連接至所述LDO線性電源的輸入端，所述電容儲能池的正端還連接至所述電壓穩(wěn)定反饋電路的采樣輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的一種新型自供電無線測溫傳感器取能電路，其特征在于:所述電壓穩(wěn)定反饋電路包括采樣電路、參考電壓產(chǎn)生電路以及放大器(U4)，所述采樣電路的采樣輸入端接所述電容儲能池，輸出接至所述放大器(U4)的反相輸入端，所述參考電壓產(chǎn)生電路接至所述放大器的同相輸入端，所述放大器(U4)的輸出通過所述輸入限流電阻接至所述電子開關(guān)控制電路繼電器(Ul)的控制端。
【文檔編號】H02J7/02GK204012952SQ201420369820
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】姜萬東, 樊越驍, 王曉堃, 張錚, 陳勝利, 王恩杰 申請人:江蘇國網(wǎng)自控科技股份有限公司