從環(huán)境到Power醫(yī)療系統(tǒng)采集能量

該節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)太陽能電池來提供能量，一個(gè)整流器，可以用來轉(zhuǎn)換交流電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成一個(gè)直流電流，并從線性技術(shù)，取入DC能量，并將其調(diào)節(jié)到一恒定4.1 V.這一個(gè)功率管理器還通過從電路斷開，如果其電壓太低免受過放電的電池。

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(wěn)定的2.7 V使用由所述無線控制器轉(zhuǎn)換。該電路的主要成分是一種超低功耗低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，欠壓檢測(cè)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(cè)器的輸出，從而使系統(tǒng)不通電，直到100μF電容充電到至少3.0 V.這可以確保系統(tǒng)不會(huì)嘗試，除非它有足夠的上電儲(chǔ)存的能量通過電順序得到它。但是，系統(tǒng)需要大約3μA運(yùn)行，這是很容易，只需50勒克斯的光照射在太陽能電池供電。

當(dāng)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)境光的在太陽能電池的量，其可用于管理系統(tǒng)操作的當(dāng)前溫度。

其中一個(gè)主要特點(diǎn)是無論是在睡眠和活動(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。的峰值電流是當(dāng)RF發(fā)送器被啟用29毫安并在三分鐘的時(shí)間間隔內(nèi)的平均電流為51微安。這是使用GFSK調(diào)制與13 dB的輸出功率上發(fā)送一個(gè)128千比特/秒鏈路。

低功率無線鏈路的活動(dòng)空間圖片

圖3：在RD開發(fā)板的低功率無線鏈路的活動(dòng)概況顯示能量收集如何支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

這兩種開發(fā)板使用2.4 GHz和919 MHz的專用無線協(xié)議，和任何安全都必須加入。

藍(lán)牙智能設(shè)備可以用于提供與加密2.4GHz的無線鏈路到具有內(nèi)置的信號(hào)的安全智能電話，但這是有代價(jià)的功耗和呈現(xiàn)的能量采集系統(tǒng)更大的挑戰(zhàn)。藍(lán)牙設(shè)備，如從Silicon Labs公司(以前BLUEGIGA)在DKBLE開發(fā)套件BLE112模塊可用于開發(fā)心臟速率監(jiān)測(cè)器與專用的，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(tǒng)被組合以從太陽能電池用的可再充電電池收獲其能量。

從Silicon Labs公司DKBLE開發(fā)套件圖片

圖4：Silicon Labs公司的DKBLE開發(fā)套件，可用于開發(fā)心臟監(jiān)測(cè)儀與智能藍(lán)牙無線連接。

結(jié)論

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