從環(huán)境到Power醫療系統采集能量

該節點(diǎn)包括一個(gè)太陽(yáng)能電池來(lái)提供能量，一個(gè)整流器，可以用來(lái)轉換交流電振動(dòng)能量轉換成一個(gè)直流電流，并從線(xiàn)性技術(shù)，取入DC能量，并將其調節到一恒定4.1 V.這一個(gè)功率管理器還通過(guò)從電路斷開(kāi)，如果其電壓太低免受過(guò)放電的電池。

則能量管理電路的4.1 V輸出，所述薄膜電池的到一個(gè)穩定的2.7 V使用由所述無(wú)線(xiàn)控制器轉換。該電路的主要成分是一種超低功耗低壓差(LDO)穩壓器，欠壓檢測器和一個(gè)100μF的鉭電容，以提供所需的射頻傳輸峰值電流。 LDO的關(guān)斷引腳連接到欠壓檢測器的輸出，從而使系統不通電，直到100μF電容充電到至少3.0 V.這可以確保系統不會(huì )嘗試，除非它有足夠的上電儲存的能量通過(guò)電順序得到它。但是，系統需要大約3μA運行，這是很容易，只需50勒克斯的光照射在太陽(yáng)能電池供電。

當控制器從休眠模式喚醒時(shí)，它的樣品使用芯片上的溫度傳感器，在所述薄膜電池的剩余電量，和環(huán)境光的在太陽(yáng)能電池的量，其可用于管理系統操作的當前溫度。

其中一個(gè)主要特點(diǎn)是無(wú)論是在睡眠和活動(dòng)模式的極低功耗。圖3示出了具有發(fā)送一次的第二的RF分組的活性曲線(xiàn)。的峰值電流是當RF發(fā)送器被啟用29毫安并在三分鐘的時(shí)間間隔內的平均電流為51微安。這是使用GFSK調制與13 dB的輸出功率上發(fā)送一個(gè)128千比特/秒鏈路。

低功率無(wú)線(xiàn)鏈路的活動(dòng)空間圖片

圖3：在RD開(kāi)發(fā)板的低功率無(wú)線(xiàn)鏈路的活動(dòng)概況顯示能量收集如何支持數據傳輸。

這兩種開(kāi)發(fā)板使用2.4 GHz和919 MHz的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)協(xié)議，和任何安全都必須加入。

藍牙智能設備可以用于提供與加密2.4GHz的無(wú)線(xiàn)鏈路到具有內置的信號的安全智能電話(huà)，但這是有代價(jià)的功耗和呈現的能量采集系統更大的挑戰。藍牙設備，如從Silicon Labs公司(以前BLUEGIGA)在DKBLE開(kāi)發(fā)套件BLE112模塊可用于開(kāi)發(fā)心臟速率監測器與專(zhuān)用的，優(yōu)化軟件。 27毫安，發(fā)射模式下的功率消耗和僅僅0.4μA在睡眠模式下，它可以與一個(gè)電源管理子系統被組合以從太陽(yáng)能電池用的可再充電電池收獲其能量。

從Silicon Labs公司DKBLE開(kāi)發(fā)套件圖片

圖4：Silicon Labs公司的DKBLE開(kāi)發(fā)套件，可用于開(kāi)發(fā)心臟監測儀與智能藍牙無(wú)線(xiàn)連接。

結論

有一定范圍的可用于從對穿戴式醫療監視環(huán)境采集能量的技術(shù)。壓電器件和太陽(yáng)能電池可以產(chǎn)生足夠的電源，以保證數據的采集由需要充電電池不間斷，全面的開(kāi)發(fā)板提供電源管理，低功耗微控制器和軟件來(lái)實(shí)現這樣的系統。最新的技術(shù)，如藍牙智能正在增加安全性旁邊的專(zhuān)用軟件，使這種發(fā)展更容易的鏈接。