可印刷天线装置及应用其的自供电物联网节点和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网领域，特别涉及一种可印刷天线装置及应用其的自供电物联网节点和系统。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，科技的进步，人们对于如何利用环境中的机械能来实现为外部用电设备供电的方式也是多种多样，例如采用传统的机械结构实现机械能的收集，但是，目前的这些能量收集设备都存在不能持续供能且功率较低的缺陷，而这一问题在物联网领域中更为明显。
[0003]物联网通过红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种传感器组成一个个的节点，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。节点将检测到的上述信息通过有线或无线方式，例如通过天线，发送至其它节点，从而形成物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，实现智能感知识别和远程管理控制。
[0004]但是，由于能量收集设备发展的制约，目前的物联网节点一般采用电池进行供电，并且采用传统的硬件元件实现，这种物联网不仅能耗大，而且一旦电池耗尽将无法正常工作，影响人们的使用。因此物联网的能量供应问题成为了其发展的一个壁皇。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种可印刷天线装置及应用该可印刷天线装置的自供电物联网节点和系统，不仅降低了功耗，而且由于利用摩擦发电机取代了电池为可印刷天线电路供电，避免了电池耗尽无法工作的问题，保证了物联网系统持续稳定的工作。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供了一种可印刷天线装置，包括:基板，设置在基板上的至少一个摩擦发电机，以及印刷在基板表面的可印刷天线电路；其中，
[0007]至少一个摩擦发电机的输出电极通过印刷在基板表面的可印刷导线连通至可印刷天线电路的电源端，为可印刷天线电路提供工作所需的电能。
[0008]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种自供电物联网节点，包括:
[0009]上述的可印刷天线装置以及印刷在基板上的可印刷传感器；其中，
[0010]可印刷传感器的电源端通过基板表面的可印刷导线连通至至少一个摩擦发电机的输出电极，可印刷传感器的信号输出端通过基板表面的可印刷导线与可印刷天线电路的信号输入端相连。
[0011]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种自供电物联网系统，包括多个上述的自供电物联网节点，其中，多个自供电物联网节点之间通过可印刷天线电路相互通信。
[0012]本实用新型提供的可印刷天线装置及应用该可印刷天线装置的自供电物联网节点和系统，通过摩擦发电机收集周围环境中的机械能，并将摩擦发电机与采用印刷工艺制作的天线电路设置在同一基板上，形成一体结构。一方面，可印刷天线装置与传统硬件元件相比，功耗较低，另一方面，利用摩擦发电机取代了电池为可印刷天线电路供电，避免了电池耗尽无法工作的问题，保证物联网节点和系统能持续稳定工作。
【附图说明】
[0013]图1示出了本实用新型一个实施例提供的可印刷天线装置的立体结构示意图；
[0014]图2示出了本实用新型另一个实施例提供的可印刷天线装置的立体结构示意图；
[0015]图3a示出了本实用新型一个实施例的可印刷天线装置的结构框图；
[0016]图3b示出了本实用新型另一个实施例的可印刷天线装置的结构框图；
[0017]图4示出了本实用新型又一个实施例的可印刷天线装置的立体结构示意图；
[0018]图5示出了本实用新型一个实施例的悬臂梁结构的摩擦发电机的结构示意图；
[0019]图6示出了本实用新型另一个实施例的振动摩擦发电机的结构示意图；
[0020]图7示出了本实用新型一个实施例提供的自供电物联网节点的结构框图；
[0021]图8示出了本实用新型一个实施例提供的物联网系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0022]为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0023]图1示出了本实用新型一个实施例提供的可印刷天线装置的立体结构示意图，如图1所示，可印刷天线装置包括:基板10，设置在基板10上的至少一个摩擦发电机11，以及印刷在基板10表面的可印刷天线电路12 ;其中，至少一个摩擦发电机11的输出电极通过印刷在基板10表面的可印刷导线13连通至可印刷天线电路12的电源端，为可印刷天线电路12提供工作所需的电能。
[0024]具体地，如图1中所示的，摩擦发电机11的输出电极通过可印刷导线13直接连接至可印刷天线电路12的电源端；或者，通过可印刷导线连接至其他电路模块，如可印刷处理电路(图中未示出)后，再连接至可印刷天线电路的电源端。
[0025]上述可印刷天线装置的工作过程如下:摩擦发电机11收集周围环境中的机械能(如振动能)，并将周围环境中的机械能转换成电能，从而为可印刷天线电路12中的各电路模块提供工作所需的电能；可印刷天线电路12利用摩擦发电机11提供的电能进行信号的收发。
[0026]可选地，摩擦发电机11可采用现有技术中的多种摩擦发电机，例如，三层结构、四层结构或者五层结构的摩擦发电机或本实用新型下文实施例中介绍的悬臂梁结构发电机或振动发电机，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。其中，上述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，并具有至少两个输出电极。
[0027]可选地，摩擦发电机11的数量可以为一个，也可以为多个。当为多个摩擦发电机时，多个摩擦发电机之间通过串联和/或并联的方式连接，以增大摩擦发电机输出的电能，本领域技术人员可以根据需要选择摩擦发电机的数量及连接方式，此处不做限定。
[0028]另外，摩擦发电机11可以通过粘贴等工艺设置在基板10上，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0029]在本实用新型中，可印刷天线电路12和可印刷导线13通过印刷的方法，如影印、丝网印刷或喷墨印刷等工艺制作在基板上。
[0030]可选地，可印刷天线电路12包括用于发射和接收信号的天线，以及射频电路，控制电路等。其中，天线，射频电路及控制电路都可采用上述的印刷工艺制作。
[0031]图2示出了本实用新型另一个实施例的可印刷天线装置的立体结构示意图，如图2所示，可印刷天线装置包括:基板20，设置在基板20上的至少一个摩擦发电机21，以及印刷在基板20表面的可印刷处理电路22和可印刷天线电路23。
[0032]摩擦发电机21收集周围环境中的机械能(如振动能)，并将周围环境中的机械能转换成电能，从而为可印刷天线电路23中的各电路模块提供工作所需的电能，但是由于摩擦发电机21产生的电能为交流脉冲电信号，因此，为了得到相对稳定的直流电能，在将该电信号提供给可印刷天线电路23之前，还需要对摩擦发电机21产生的交流脉冲电信号进行处理。这由可印刷处理电路22完成，可印刷处理电路22将摩擦发电机21产生的交流脉冲电信号进行处理，形成合适的电源供给。
[0033]其中，可印刷处理电路22的输入端与至少一个摩擦发电机21的输出电极相连，对至少一个摩擦发电机21输出的交流脉冲电信号进行处理；可印刷处理电路22的输出端通过印刷在基板20表面的可印刷导线24与可印刷天线电路23的电源端相连，为可印刷天线电路23提供工作所需的电能。
[0034]具体地，至少一个摩擦发电机21以粘贴的方式固定在基板20上，摩擦发电机21