CN110244796A - 基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置 - Google Patents

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尤政
赵嘉昊
杨登
王晓峰
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature

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Abstract

本发明公开了属于物联网技术应用的一种基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置。该装置由电源模块、自唤醒模块与被唤醒模块组成，其中自唤醒模块分别通过导线以串联方式与电源模块、被唤醒模块连接，构成自唤醒电子装置的整个***。当外界温度未超过温度开关的动作阈值时，温度开关保持断开状态，电源模块与被唤醒模块处于断开状态，整个***处于无源或无功耗的休眠待机状态；当外界温度变化超过温度开关的动作阈值时，温度开关闭合，自唤醒模块通过导线接通电源模块与被唤醒模块，唤醒整个***。本发明的电子装置具有无源或无功耗的休眠待机状态，能大幅提高电源模块的供电时间，延长整个***的待机时间。

Description

基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置
技术领域
本发明属于物联网技术应用领域，特别涉及一种基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置。尤其无线传感网络和无线射频识别装置以及其它难以进行电源充电和更换装置的休眠唤醒技术。
背景技术
在无线传感网络和无线射频识别等应用中，无线节点的电源供给严重限制了***的工作寿命。在这类应用中，终端电子装置的有效工作时长占比低，仅在出现特定信号或处于特定场景时，***才处于有效工作状态。在电子装置的整个工作寿命周期内，***无效工作过程损耗了大部分电源能量。
为降低无效工作过程中的能量损耗，人们给***设计了不同的休眠与唤醒状态切换模式。一种是通过固定周期的唤醒方式，按特定频率和占空比进行休眠和唤醒的模式切换。这种切换模式易错过有用信号的获取，且对***功耗的降低能力有限；一种是通过传感器监测的事件触发唤醒方式，在休眠状态时，***的主要模块处于低能耗状态，而用于监测触发信号的传感器处于有源、有功耗的工作状态，直到监测到触发信号后唤醒整个***。这种切换模式避免了有用信号的缺失，但用于监测触发信号的传感器依然损耗***电源能量。同时，这两种方式在休眠状态时，电源模块与被唤醒模块依然处于接通状态，整个***仍存在休眠功耗，限制了***的工作时长。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置；其特征在于，所述自唤醒电子装置由电源模块、自唤醒模块与被唤醒模块组成，其中自唤醒模块由温度开关和导线构成；自唤醒模块通过导线以串联方式与电源模块、被唤醒模块连接，构成自唤醒电子装置的整个***。所述温度开关为无源温度开关或无功耗温度开关。
所述无源温度开关为相变材料开关或多层金属梁开关；所述无功耗温度开关是有源但无功耗的温度开关，即是多层金属梁与静电驱动复合的开关，此时有电源，但是只有电压没电流，所以无功耗。
所述被唤醒模块为射频信号收发器、环境传感器和警报装置。环境传感器包括振动、声音、惯性、磁、气体、压力、压强、红外传感器。
所述基于温度开关的温度自唤醒方法；其特征在于，自唤醒模块通过导线以串联方式与电源模块、被唤醒模块连接，构成自唤醒电子装置的整个***；当外界温度未超过温度开关的动作阈值时，温度开关保持断开状态，电源模块与被唤醒模块处于断开状态，整个***处于无源或无功耗的休眠待机状态；电源模块与被唤醒模块实现物理断开，避免了休眠功耗，此时温度开关对环境温度的监测无需消耗电源能量；当外界温度变化超过温度开关的动作阈值时，温度开关闭合，自唤醒模块通过导线接通电源模块与被唤醒模块，唤醒整个***，进入工作状态。
本发明的有益效果是本发明基于温度开关的自唤醒***方案，能显著降低整个***休眠功耗，实现理论上的零功耗休眠，能大幅提高电源模块的供电时间，延长整个***的待机时间。本发明具有如下优点：
1. 休眠状态下，电源模块与被唤醒模块之间物理断开，***无休眠功耗；
2. 基于温度开关的自唤醒模块无需消耗电源能量即可实时监测环境温度，无监测功耗。
附图说明
图1是基于温度开关的自唤醒电子装置的***组成示意图。
图2是实施例1的基于温度开关的自唤醒***原理图；
图3是实施例2的基于温度开关的自唤醒***唤醒过程示意图。
图中，1.电源模块，2.自唤醒模块，3.被唤醒模块，4.温度开关，5.导线，6.射频信号发射装置，7.电池，8.热源。
具体实施方式
本发明提出一种基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置；以下结合附图和实施例对本发明予以进一步说明。图1所示为基于温度开关的自唤醒电子装置的***组成示意图。图中所示的自唤醒***由电源模块1、自唤醒模块2与被唤醒模块3串联组成，其中自唤醒模块3由温度开关4和导线5构成；温度开关4通过导线5分别与电源模块1、被唤醒模块3连接。所述温度开关4为无源温度开关或无功耗温度开关。所述被唤醒模块3为射频信号收发器6、环境传感器和警报装置。环境传感器包括振动、声音、惯性、磁、气体、压力、压强和红外传感器。
所述无源温度开关为相变材料开关或多层金属梁开关；所述无功耗温度开关是有源但无功耗的温度开关，即是多层金属梁与静电驱动复合的开关，此时有电源，但是只有电压没电流，所以无功耗。
实施例1
图2所示是实施例1的基于温度开关的自唤醒***原理图。如图2所示，该***为将温度开关4、射频信号发射装置6和电池7用串联方式连接成回路
实施例2
图3所示是基于温度开关的自唤醒***唤醒过程示意。按照图2所示的回路。设定自唤醒模块中温度开关的动作阈值温度；当自唤醒模块2周围无足够热源时，温度开关4在温度低于阈值温度时（环境温度处于温度开关的动作阈值温度以下），温度开关4保持断开，此时射频信号发射装置6与电池7断开，***处于休眠状态，避免了射频信号发射装置6的休眠功耗，此时温度开关4对环境温度的监测无需消耗电源能量；整个***处于无功耗休眠状态。当热源8靠近自唤醒模块2时，周围环境升温，驱动温度开关4闭合（即温度变化超过温度开关的动作阈值时，温度开关闭合），由此唤醒处于休眠状态的***。即射频信号发射装置6与电池7连接上电，***自动唤醒，向外界发射射频信号。

Claims (6)

1.一种基于温度开关的自唤醒电子装置；其特征在于，所述电子装置由电源模块、自唤醒模块与被唤醒模块组成，其中自唤醒模块分别通过导线以串联方式与电源模块、被唤醒模块连接，构成自唤醒电子装置的整个***。
2.根据权利要求1所述一种基于温度开关的自唤醒电子装置，其特征在于，所述自唤醒模块由温度开关及其连接导线构成。
3.根据权利要求1所述一种基于温度开关的自唤醒电子装置，其特征在于，所述温度开关为无源温度开关或无功耗温度开关。
4.根据权利要求1所述一种基于温度开关的自唤醒电子装置；其特征在于，当整个***处于休眠待机状态时，所述整个***为无源或无功耗。
5.根据权利要求1所述一种基于温度开关的温度自唤醒方法，其特征在于，在外界温度未超过温度开关的动作阈值时，温度开关保持断开状态，电源模块与被唤醒模块处于断开状态，整个***处于无源或无功耗的休眠待机状态；当外界温度变化超过阈值时，温度开关闭合，自唤醒模块接通电源模块与被唤醒模块，唤醒整个***，进入工作状态。
6.根据权利要求5所述一种基于温度开关的温度自唤醒方法，其特征在于，所述无源温度开关为相变材料开关或多层金属梁开关；所述无功耗温度开关是有源但无功耗的温度开关，即是多层金属梁与静电驱动复合的开关，此时有电源，但是只有电压没电流，所以无功耗。
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