一种基于蓝牙的自供能有源RFID标签系统的制作方法

本发明涉及有源rfid标签技术领域，具体涉及一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统。

背景技术：

无线射频识别技术简称rfid技术，是通过射频信号的发射与接收来实现非接触地自动识别目标对象并获取相关数据。

无线射频识别技术从上世纪九十年代开始兴起，如今rfid技术已经在工业生产、零售生鲜、物流管理、交通运输等多个领域有着深厚的应用潜力，也渐渐成为企业优化物流供应链管理水平，有效节流，进行公司的信息网络化、提升企业效益的强有力的工具。随着各种各样的技术的交叉融合，面对更加复杂的实际运用环境，驱使rfid读写器与标签向多功能化方向发展，比如rfid技术与各类传感器的结合，可实现环境监测、健康监测等应用。

基本的rfid系统由rfid读写器、rfid标签及控制终端组成。

根据rfid标签供电方式可以分为无源标签、半无源标签和有源标签三类。无源电子标签是指标签内部没有电池，其工作能量均需阅读器发射的电磁场来提供，其识别距离通常较短，且需要较大的阅读器发射功率。

传统的有源rfid标签工作时所需能量完全由标签内部电池提供，需要定时充电或更换电池使得使用成本急剧上升，但有源电子标签能够主动发送一定频率的信号到读写器，识别距离通常较长、工作可靠性较高且更适合向多功能rfid标签方向发展。有源rfid标签与无源rfid标签相比具有不可替代的优势，应用领域宽泛，生产总量逐年增长，以致电池的生产消耗也迅速增大，不仅消耗大量的能源，电池废弃物还加剧了环境污染问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统。

本发明的具体技术方案为：

一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统，包括人体能能量采集装置、电源管理电路、储能单元、稳压电路、蓝牙模块，

所述人体能能量采集装置获得大于或等于50v的交流电能；

所述电源管理电路接收人体能能量采集装置的交流电能，并将交流电能转为直流电能后进行降压处理；

所述储能单元对电源管理电路输出的直流电能进行存储；

所述稳压电路将储能单元输出的直流电能稳压为小于或等于12v的直流电能后输出给蓝牙模块；

所述蓝牙模块在小于或等于12v的供电状态下以广播形式进行进行信号发送、作为rfid标签信号源。

在现有技术中，为设备供电的能源收集来源有很多，比如：太阳能、风能、振动能、人体能和电磁能。对于有源rfid标签而言，常规供电的方式是电池供电，而电池供电的缺陷在背景技术中有表述，在此不再赘述，本发明是要研究人体能与有源rfid标签结合的可能性，为有源rfid标签的供能结合方式，探索出一种结合的可能。人体能采集是将人体运动所产生的机械能以及体温发散出来的热能转换成电能的过程。人体能是能量采集技术一个重要能量来源，具有廉价，不受气候变化影响，取之不尽，用之不竭，没有污染等优势。常规的人体能采集装置包括电磁式人体能采集器、压电式人体能采集器、静电感应式(含摩擦式)人体能采集器、电磁-摩擦复合式人体能采集器、压电-摩擦复合式人体能采集器等。而这一类人体能采集器产生的电信号通常无法直接为需要稳定工作电压的电子器件供能，且各类能量采集装置输出电信号各有特点及缺陷导致后端电源管理稳压电路实现较为困难，比如基于电磁感应的人体能采集装置输出电流大、匹配负载低，但输出电压不高，不利于输出信号的整流处理，基于摩擦起电的人体能采集器输出电压高，但输出电流小，匹配负载大。通常这类人体能采集装置输出电能极为有限，而后端电源管理稳压电路为保持正常工作状态也需要消耗电能，有源rfid标签这种需要稳定低工作电压射频发射源通常需要辐射功率较大，能耗较大，因此常规的人体能采集装置一般不与有源rfid标签搭配。在本发明中，本发明先利用人体能能量采集装置获得高电压的电流，在电源管理电路的作用下进行交流转直流处理，同时进行多级降压处理，将高达百伏特的电压降低到几十伏特，本发明对于高电压输出的人体能能量采集装置，适配了多级降压处理能力的电源管理电路，通过不同的级别的降压使得其最终能降压低于20v，该电源还是无法使用到基于蓝牙的有源rfid标签，本发明采用储能单元进行存储，使用电容器作为储能单元，其可以起到缓冲作用，然后再由其单向缓慢释放，再采用超低静态电流的稳压电路进行电压转换为rfid标签所能使用的范畴，在本发明中，使用了两种稳压的设计，第一部分是电容稳压、第二部分是芯片稳压。经过这种转换，使得人体能能量采集装置得以与rfid标签结合，同时在本发明中rfid标签采用蓝牙模块，以蓝牙模块的特定模式作为rfid标签，蓝牙模块工作电压须稳定且通常较低，因此在前面几个部分的共同作用下才能将其使用。所述人体能能量采集装置利用能量采集技术将人体能转换为电能，是本发明所述的有源rfid标签唯一的能量来源。进一步的，所述电源管理电路与人体能能量采集装置及储能电容连接，所述电源管理电路是指能对人体能采集装置输出的电信号进行整流或阻抗匹配等处理，将人体能采集装置输出的电信号整理为适合采用储能电容存储的电信号输出的电路。进一步的，所述储能电容与电源管理电路及稳压电路连接，储能电容用于存储电源管理电路输出的单向电流，同时为后端电路提供电能。进一步的，所述稳压电路与储能电容及蓝牙模块连接，稳压电路利用储能电容中存储的电量为蓝牙模块提供稳定的工作电压。进一步的，所述蓝牙模块采用ble4.0协议与智能终端连接。进一步的，所述蓝牙模块的mcu处理器可以生成蓝牙数据包，将rfid标签中的id信息或者各类传感器从周围环境中采集到的数据按照蓝牙协议规定进行编码，然后通过射频收发器将蓝牙数据包发射出去。进一步的，所述的与蓝牙模块进行无线通信的智能终端，可以通过读取rssi值来计算智能终端与本发明所述的rfid标签的距离，且还可以通过一些智能算法对本发明所述的rfid标签进行较为精确的室内定位。

在传统技术中，对于电压的降压处理，有采用电容进行降压的，但是本发明的降压部分是邻接于整流桥，传统的技术中一般是利用人体能能量采集装置过程中的上下运动来控制充电和放电，即在降压电容的前后设置单刀或双刀的电流转向开关，利用人体能能量采集装置的上下动作来同步控制开关，这种设置依赖于纵向方向的摩擦发电式的人体能能量采集装置，纵向方向的摩擦发电式的人体能能量采集装置的结构是：在上方设置摩擦结构，在结构下方设置机械开关与摩擦结构联动，因此，这种结构会导致适用范围仅限于在纵向方向上下运动接触的摩擦发电技术中，因此这种设置是的机械开关的切换是与摩擦发电的上下运动是同步的，也是必须这样设置的。为了将降压电路具有更强的适用特性。本发明设置了一种采用二级管的电路，来控制在充电时和放电时的路径切换，从而达到开关切换的效果，但该电路不需要依赖外部动作，会自动随整流器的输出变化而切换充电放电状态。因此不论是纵向摩擦发电技术还是水平向摩擦发电技术，均能适应。而传统的机械开关，由于切换方向的触发是纵向的，因此水平向的摩擦发电是无法采用的，因此抑制了其适应范围。在本发明的二极管组成的等比降压电路具体情况为：所述电源管理电路包括与人体能能量采集装置输出端连接的整流桥，与整流桥输出端连接的等比降压电路，其中，等比降压电路包括一级降压单元和至少1个次级压降单元，其中，次级压降单元包括串联的正向导通二极管、降压电容，正向导通二极管、降压电容组成降压组，相邻次级压降单元的降压组进行串联；降压组中，正向导通二极管的正极连接有正极接地的上级放电二极管，正向导通二极管的负极连接有负极接整流桥正极的本级放电二极管；其中，一级降压单元为一端连接整流桥正极的一级电容，该一级电容与相邻次级压降单元的降压组中的正向导通二极管的正极串联。为了清楚上述原理，本发明以三级等比降压为例，在三级等比降压为例时，该等比降压电路有一级降压单元和2个次级压降单元，其中，在充电时，整流桥正极、一级降压单元的一级电容、串联的降压组组成了一个串联回路，该串联回路中一共有三个电容，进行充电，达到逐级减压的目的，在放电时，由于一个降压组中存在上级放电二极管和本级放电二极管，因此，一级电容与一级降压组的上级放电二极管组成回流通路进行放电，而一级降压组的本级放电二极管、与一级降压组的降压电容以及二级降压组的上级放电二极管组成回流通路进行放电，同时，二级降压组的本级放电二极管与二级降压组的降压电容组成回流通路进行放电，可以看出，本发明的上述的电路在充电时，是串联充电，在放电时是同步并联放电。

进一步的，在传统的人体能能量采集装置中，常规的做法是在设置一个充能支架，然后在充能支架内部设置摩擦接触的结构，而传统结构中由于需要充能支架回位，因此在上下的支架板之间设置螺旋弹簧，而对于螺旋弹簧而言，其压缩量有个极限，在该极限时，2个上下的支架板无法形成零间隙，因此为了解决该问题，常规的做法是将其中的一个支架板的中心区域抬升，形成一个台阶，这样，即使弹簧没有达到极限，也能使得2个支架板之间处于接触状态。这样的做法会使得整个体积增大，在对于人体能能量采集装置的适用范围将大大降低。而本发明为了形成小型化的设计，采用了镂空设置，具体如下：所述人体能能量采集装置包括互相平行设置的上载体板和下载体板构成充能支架，在充能支架上形成摩擦充能器或/和电磁充能器，其中，上载体板的周边水平延伸一体化形成有上支撑部，下载体板的周边水平延伸一体化形成有下支撑部；在上载体板的周边与上支撑部之间形成有上镂空部或/和在下载体板的周边与下支撑部之间形成有下镂空部。在本发明中，本发明将载体板与支撑部之间的部分采用镂空设计，使得该部分具有机械弹性，因此装载发电部件的载体板在外力作用下可以形成下沉动作，然后自动恢复，这样就可以取消弹簧，或者在具有弹簧支撑时也可以保存零间隙接触，此时的载体板部分就可以形成类似与传统技术的台阶结构，该载体板可以相对于支撑部形成凹陷或者凸起，然后在镂空部的弹性下又恢复原状与支撑部处于同一平面。由于本发明具有镂空部，可以让载体板发生相对于支撑部的纵向位移，因此可以让载体板自由的进行位置变换，以达到接触的目的，这样就不必将载体板本身进行加厚处理，因此整个结构可以进行薄片化处理，整个结构能做到很小的厚度，在本发明中若不采用弹簧设计，则可以做到1-3mm的间隙厚度，再加上载体板的厚度，整个结构不超过5mm，该间隙厚度是指载体板与支撑部处于同一平面下时的间隙。而传统结构由于存在台阶设计，载体板本身较厚，加上弹簧的余量控制等要素的限制，整个结构需要3cm。可以看出，本发明对载体板的与支撑部之间的镂空桥接设计，可以有效的减小整个结构构造的体积。

优选的，摩擦充能器包括上电极板、下电极板以及pdms涂层，上载体板为上电极板，下载体板为下电极板，上电极板的下表面设置有pdms涂层时，则下电极板的上表面不设置pdms涂层；下电极板的上表面设置有pdms涂层时，则上电极板的下表面不设置pdms；其中，上支撑部为上电极板的周边水平延伸一体化形成的上电极板支撑部，下支撑部为下电极板的周边水平延伸一体化形成有下电极板支撑部；上镂空部为在上电极板的周边与上电极板支撑部之间形成有上电极板镂空部，下镂空部为在下电极板的周边与下电极板支撑部之间形成有下电极板镂空部。

优选的，上支撑部与下支撑部之间设置有支撑装置。

优选的，所述支撑装置为弹簧或软性垫块或刚性的垫块，所述支撑装置为弹簧时，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：10mm≥p＞0mm的范围内；所述支撑装置为软性垫块或刚性的垫块时，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：3mm≥p＞0mm的范围内。

优选的，上载体板的上表面设置有上绝缘板，下载体板的下表面设置有下绝缘板，电磁充能器包括金属线圈和永久磁体，在上绝缘板的上表面设置金属线圈时，则下绝缘板的下表面设置永久磁体；在上绝缘板的上表面设置永久磁体时，则下绝缘板的下表面设置金属线圈。

优选的，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：10mm≥p＞0mm的范围内。

优选的，所述上镂空部或/和下镂空部为一个t型结构体，所述t型结构体的横向部的长边沿对应载体板的边缘一体化连接并开有镂空孔，t型结构体的纵向部介于横向部与对应的支撑部之间形成桥接。

上述能量采集装置还可以将电磁式能量采集器和摩擦式能量采集器进行组合，形成复合结构，其中电磁式能量采集器主要由金属线圈和永久磁体组成，通过磁场的变化产生感应电压；其中摩擦式能量采集器通过摩擦起电效应在相接触的材料(又称为摩擦层)表面产生净电荷，进而通过静电感应使电荷在电极之间流动，摩擦式能量采集器通常由一对电极和不同材料的两个摩擦层构成，上述采集装置中上电极板、下电极板为铜板，即为摩擦层又为电极，该摩擦层易失去电子，pdms作为另一个摩擦层易于得到电子。

当外界机械力作用于上述能量采集器时，弹簧被压缩，永久磁体和金属线圈靠近，通过金属线圈的磁通量增加，此时在金属线圈中会产生感应电动势，由于金属线圈为具有一定电阻的导体，在感应电动势的作用下金属线圈中将产生电流，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流趋向于抵消磁通量的增加；当外界机械力不再作用于上述能量采集器时，弹簧放松，永久磁体远离金属线圈，通过金属线圈的磁通量减小，线圈中产生的感应电流趋向于抵消磁通量的减少。当外界机械力使永磁体与金属线圈发生周期性的相对运动时，在金属线圈中会感应出周期性的交变电流。

由于镂空，具有较好的机械弹性，镂空使得上电极板、下电极板的位置可以发生变化，当两摩擦层接触时，由于摩擦起电效应，在两种摩擦材料表面会产生等量异种电荷，且电荷会较为稳定地存在于摩擦材料表面。当弹簧放松时，随着两个摩擦层的分离，其表面所带有的净电荷会在所对应的电极上感应出相反的电荷，从而引起电荷在电极之间的流动。当外界机械力驱使两摩擦层产生周期性的接触分离时，电荷会由于静电感应在电极之间产生往复的流动，从而将机械能转化为电能。显然复合型能量采集装置具有更大的输出功率，更高的机-电转换效率。

优选的，所述蓝牙模块为atsamb11蓝牙芯片，该atsamb11蓝牙芯片在3.3v电源供电下，以间隔时间为1s进行广播式射频信号发射时，其平均工作电流低至13.65ua；所述储能单元由多个耐压电解电容并联构成或选用单个超级电容；所述稳压电路为线性稳压型芯片，具备静态工作电流低至ua级别的特征。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明首次提出，通过能量采集装置将人体能应用于基于蓝牙的有源rfid标签中。该标签保持着传统有源rfid标签识别距离长、工作可靠性高等优点的同时又克服了传统有源rfid标签中内置的电池存在易爆危险、需定时更换等缺陷，还能有效地减少地球能源的消耗，缓解废电池对环境的污染。本发明通过人体能采集装置为rfid系统供电，自取自用，可以直接作为人体便携式有源rfid标签来实现人员识别、人员定位等功能，还可以扩展传感器实现基于rfid的健康监测等，具有广阔的应用前景，通过电路设计使得该系统所对应的发电源的形式由传统的纵向移动式的发电可以扩充到水平移动摩擦发电等其他任意形式，通过镂空设计，使得本身作为电极的板体可以作为支撑部分，由能发生位移，在解决结构减少架构部件的基础上(不需要额外支撑，电极本身作为支撑架)，还能减少电极板在低厚度的情况下都能完成摩擦接触。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明的系统结构图。

图2是人体能能量采集装置的立体图。

图3是人体能能量采集装置采用弹簧支撑时的侧视图。

图4是人体能能量采集装置采用垫块时的侧视图。

图5是人体能能量采集装置的俯视图。

图6是人体能能量采集装置仰视图。

图7是本发明的接收到的蓝牙射频参数。

图8是三级降压的充电和放电原理图。

图中的附图标记表述为：a1、人体能能量采集装置；a2、电源管理电路；a21、整流桥；a22、等比降压电路；a221、等比压降单元；a222、一级降压单元；a3、储能单元；a4、稳压电路；a5、蓝牙模块；1、金属线圈；2、上绝缘板；31、上电极板；32、上电极板镂空部；33、上电极板支撑部；4、弹簧；5、pdms涂层；61、下电极板；62、下电极板镂空部；63、下电极板支撑部；7、下绝缘板；8、永久磁体；9、软性垫块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示：

一种基于蓝牙的自供能有源rfid标签系统，包括人体能能量采集装置a1、电源管理电路a2、储能单元a3、稳压电路a4、蓝牙模块a5，

所述人体能能量采集装置a1获得大于或等于50v的交能流电；

所述电源管理电路a2接收人体能能量采集装置a1的交流电能，并将交流电能转为直流电能后进行降压处理；

所述储能单元a3对电源管理电路a2输出的直流电能进行存储；

所述稳压电路将储能单元a3输出的直流电能稳压为小于或等于12v的直流电能后输出给蓝牙模块；

所述蓝牙模块在小于或等于12v的供电状态下以广播形式进行进行信号发送、作为rfid标签信号源。

在现有技术中，为设备供电的能源收集来源有很多，比如：太阳能、风能、振动能、人体能和电磁能。对于有源rfid标签而言，常规供电的方式是电池供电，而电池供电的缺陷在背景技术中有表述，在此不再赘述，本发明是要研究人体能与有源rfid标签结合的可能性，为有源rfid标签的供能结合方式，探索出一种结合的可能。人体能采集是将人体运动所产生的机械能以及体温发散出来的热能转换成电能的过程。人体能是能量采集技术一个重要能量来源，具有廉价，不受气候变化影响，取之不尽，用之不竭，没有污染等优势。常规的人体能采集装置包括电磁式人体能采集器、压电式人体能采集器、静电感应式(含摩擦式)人体能采集器、电磁-摩擦复合式人体能采集器、压电-摩擦复合式人体能采集器等。而这一类人体能采集器产生的电信号通常无法直接为需要稳定工作电压的电子器件供能，且各类能量采集装置输出电信号各有特点及缺陷导致后端电源管理稳压电路实现较为困难，比如基于电磁感应的人体能采集装置输出电流大、匹配负载低，但输出电压不高，不利于输出信号的整流处理，基于摩擦起电的人体能采集器输出电压高，但输出电流小，匹配负载大。通常这类人体能采集装置输出电能极为有限，而后端电源管理稳压电路为保持正常工作状态也需要消耗电能，有源rfid标签这种需要稳定低工作电压射频发射源通常需要辐射功率较大，能耗较大，因此常规的人体能采集装置一般不与有源rfid标签搭配。在本发明中，本发明先利用人体能能量采集装置获得高电压的电流，在电源管理电路的作用下进行交流转直流处理，同时进行多级降压处理，将高达百伏特的电压降低到几十伏特，本发明对于高电压输出的人体能能量采集装置，适配了多级降压处理能力的电源管理电路，通过不同的级别的降压使得其最终能降压低于20v，该电源还是无法使用到基于蓝牙的有源rfid标签，本发明采用储能单元进行存储，使用电容器作为储能单元，其可以起到缓冲作用，然后再由其单向缓慢释放，再采用超低静态电流的稳压电路进行电压转换为rfid标签所能使用的范畴，在本发明中，使用了两种稳压的设计，第一部分是电容稳压、第二部分是芯片稳压。经过这种转换，使得人体能能量采集装置得以与rfid标签结合，同时在本发明中rfid标签采用蓝牙模块，以蓝牙模块的特定模式作为rfid标签，蓝牙模块工作电压须稳定且通常较低，因此在前面几个部分的共同作用下才能将其使用。所述人体能能量采集装置利用能量采集技术将人体能转换为电能，是本发明所述的有源rfid标签唯一的能量来源。进一步的，所述电源管理电路与人体能能量采集装置及储能电容连接，所述电源管理电路是指能对人体能采集装置输出的电信号进行整流或阻抗匹配等处理，将人体能采集装置输出的电信号整理为适合采用储能电容存储的电信号输出的电路。进一步的，所述储能电容与电源管理电路及稳压电路连接，储能电容用于存储电源管理电路输出的单向电流，同时为后端电路提供电能。进一步的，所述稳压电路与储能电容及蓝牙模块连接，稳压电路利用储能电容中存储的电量为蓝牙模块提供稳定的工作电压。进一步的，所述蓝牙模块采用ble4.0协议与智能终端连接。进一步的，所述蓝牙模块的mcu处理器可以生成蓝牙数据包，将rfid标签中的id信息或者各类传感器从周围环境中采集到的数据按照蓝牙协议规定进行编码，然后通过射频收发器将蓝牙数据包发射出去。进一步的，所述的与蓝牙模块进行无线通信的智能终端，可以通过读取rssi值来计算智能终端与本发明所述的rfid标签的距离，且还可以通过一些智能算法对本发明所述的rfid标签进行较为精确的室内定位。

在传统技术中，对于电压的降压处理，有采用电容进行降压的，但是本发明的降压部分是邻接于整流桥，传统的技术中一般是利用人体能能量采集装置过程中的上下运动来控制充电和放电，即在降压电容的前后设置单刀或双刀的电流转向开关，利用人体能能量采集装置的上下动作来同步控制开关，这种设置依赖于纵向方向的摩擦发电式的人体能能量采集装置，纵向方向的摩擦发电式的人体能能量采集装置的结构是：在上方设置摩擦结构，在结构下方设置机械开关与摩擦结构联动，因此这种设置是的机械开关的切换是与摩擦发电的上下运动是同步的，也是必须这样设置的。因此，这种结构会导致适用范围仅限于在纵向方向上下运动接触的摩擦发电技术中，为将降压电路具有更强的适用特性，本发明设置了一种采用二级管的电路，来控制在充电时和放电时的路径切换，从而达到开关切换的效果，但该电路不需要依赖外部动作，会自动随整流器的输出变化而切换充电放电状态。因此不论是纵向摩擦发电技术还是水平向摩擦发电技术，均能适应。而传统的机械开关，由于切换方向的触发是纵向的，因此水平向的摩擦发电是无法采用的，因此抑制了其适应范围。在本发明的二极管组成的等比降压电路a22具体情况为：所述电源管理电路a2包括与人体能能量采集装置a1输出端连接的整流桥a21，与整流桥a21输出端连接的等比降压电路a22，其中，等比降压电路a22包括一级降压单元a222和至少1个次级压降单元a221，其中，次级压降单元包括串联的正向导通二极管、降压电容，正向导通二极管、降压电容组成降压组，相邻次级压降单元a221的降压组进行串联；降压组中，正向导通二极管的正极连接有正极接地的上级放电二极管，正向导通二极管的负极连接有负极接整流桥a21正极的本级放电二极管；其中，一级降压单元a222为一端连接整流桥a21正极的一级电容，该一级电容与相邻次级压降单元a221的降压组中的正向导通二极管的正极串联。为了清楚上述原理，本发明以三级等比降压为例，如图8所示，在三级等比降压为例时，该等比降压电路a22有一级降压单元a222和2个次级压降单元a221，其中，在充电时，整流桥a21正极、一级降压单元a222的一级电容、串联的降压组组成了一个串联回路，该串联回路中一共有三个电容，进行充电，达到逐级减压的目的，在放电时，由于一个降压组中存在上级放电二极管和本级放电二极管，因此，一级电容与一级降压组的上级放电二极管组成回流通路进行放电，而一级降压组的本级放电二极管、与一级降压组的降压电容以及二级降压组的上级放电二极管组成回流通路进行放电，同时，二级降压组的本级放电二极管与二级降压组的降压电容组成回流通路进行放电，可以看出，本发明的上述的电路在充电时，是串联充电，在放电时是同步并联放电。

具体的，本发明具体实施例中的等比降压电路共十阶，图1所示a221为一个次级压降单元，则本发明具体实施例中的电源管理电路中的等比降压电路共需九个次级压降单元及额外一个电容串联(一级降压单元a222)。

优选的，所述蓝牙模块a5为atsamb11蓝牙芯片，该atsamb11蓝牙芯片获得3.3v供电电源后，以间隔时间为1s进行广播式射频信号发射，该系列蓝牙芯片内置了2.4ghz射频前端、armcortex-m032-bit处理器，外设资源丰富，目前rfid标签多采用每秒至少发一包的频率进行信号发送，atsamb11是一款超低功耗蓝牙芯片，当采取3.3v供电，蓝牙处于广播模式，广播间隔时间为1s时，它的平均广告电流低至13.65ua；所述储能单元由多个耐压电解电容并联构成，具体如图1所示，其储能电容采用六个耐压35v容值为2200uf的电解电容并联构成；所述稳压电路a4为线性稳压型芯片，该线性稳压型芯片具备静态工作电流低至ua级别的特征，具体如图1所示，tps70933稳压电路采用tps70933芯片，是一款线性稳压型芯片，它具有极低的静态电流，低至1ua。

如图7所示，本发明基于蓝牙的自供能有源rfid标签，具体实测时，智能终端接收结果如图7所示。经实测，本发明具体实施例所述基于蓝牙的自供能有源rfid标签能在仅由本发明具体实施例中所述的电磁-摩擦复合式人体机械能采集装置供能的条件下正常工作，其识别距离大于10米。

实施例二

如图2-图6所示：

在实施例中所述的人体能能量采集装置采用本实施例制定的摩擦式发电装置或电磁式发电装置或其结构复合构成的结构。

在本发明图2中，为一个电磁与摩擦发电的复合结构。

在传统的人体能能量采集装置中，常规的做法是在设置一个充能支架，然后在充能支架内部设置摩擦接触的结构，而传统结构中由于需要充能支架回位，因此在上下的支架板之间设置螺旋弹簧，而对于螺旋弹簧而言，其压缩量有个极限，在该极限时，2个上下的支架板无法形成零间隙，因此为了解决该问题，常规的做法是将其中的一个支架板的中心区域抬升，形成一个台阶，这样，即使弹簧没有达到极限，也能使得2个支架板之间处于接触状态。这样的做法会使得整个体积增大，在对于人体能能量采集装置的适用范围将大大降低。而本发明为了形成小型化的设计，采用了镂空设置，具体如下：所述人体能能量采集装置包括互相平行设置的上载体板和下载体板构成充能支架，在充能支架上形成摩擦充能器或/和电磁充能器，其中，上载体板的周边水平延伸一体化形成有上支撑部，下载体板的周边水平延伸一体化形成有下支撑部；。在本发明中，本发明将载体板与支撑部之间的部分采用镂空设计，使得该部分具有机械弹性，因此装载发电部件的载体板在外力作用下可以形成下沉动作，然后自动恢复，这样就可以取消弹簧，或者在具有弹簧支撑时也可以保存零间隙接触，此时的载体板部分就可以形成类似与传统技术的台阶结构，该载体板可以相对于支撑部形成凹陷或者凸起，然后在镂空部的弹性下又恢复原状与支撑部处于同一平面。由于本发明具有镂空部，可以让载体板发生相对于支撑部的纵向位移，因此可以让载体板自由的进行位置变换，以达到接触的目的，这样就不必将载体板本身进行加厚处理，因此整个结构可以进行薄片化处理，整个结构能做到很小的厚度，在本发明中若不采用弹簧设计，则可以做到1-3mm的间隙厚度，再加上载体板的厚度，整个结构不超过5mm，该间隙厚度是指载体板与支撑部处于同一平面下时的间隙。而传统结构由于存在台阶设计，载体板本身较厚，加上弹簧的余量控制等要素的限制，整个结构需要3cm。可以看出，本发明对载体板的与支撑部之间的镂空桥接设计，可以有效的减小整个结构构造的体积。

优选的，所述上镂空部或/和下镂空部为一个t型结构体，所述t型结构体的横向部的长边沿对应载体板的边缘一体化连接并开有镂空孔，t型结构体的纵向部介于横向部与对应的支撑部之间形成桥接。

上述内容，只是在摩擦发电或者电磁发电的技术基础上多载体部分进行改进，使得结构厚度变小。

实施例三

如图2-图6所示：

在上述实施例二的基础上，对于独立的摩擦发电技术，摩擦充能器包括上电极板31、下电极板61以及pdms涂层5，上载体板为上电极板31，下载体板为下电极板61，上电极板31的下表面设置有pdms涂层5时，则下电极板61的上表面不设置pdms涂层5；下电极板61的上表面设置有pdms涂层5时，则上电极板31的下表面不设置pdms；其中，上支撑部为上电极板31的周边水平延伸一体化形成的上电极板支撑部33，下支撑部为下电极板61的周边水平延伸一体化形成有下电极板支撑部63；上镂空部为在上电极板31的周边与上电极板支撑部33之间形成有上电极板镂空部32，下镂空部为在下电极板61的周边与下电极板支撑部63之间形成有下电极板镂空部62。

优选的，上支撑部与下支撑部之间设置有支撑装置。

优选的，所述支撑装置为弹簧4或软性垫块9或刚性的垫块，所述支撑装置为弹簧4时，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：10mm≥p＞0mm的范围内；所述支撑装置为软性垫块9或刚性的垫块时，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：3mm≥p＞0mm的范围内。

实施例四

如图2-图6所示：

在上述实施例二的基础上，对于独立的电磁发电技术，优选的，上载体板的上表面设置有上绝缘板2，下载体板的下表面设置有下绝缘板7，电磁充能器包括金属线圈1和永久磁体9，在上绝缘板2的上表面设置金属线圈1时，则下绝缘板7的下表面设置永久磁体9；在上绝缘板2的上表面设置永久磁体9时，则下绝缘板7的下表面设置金属线圈1。

优选的，所述上载体板、下载体板之间的间隙为p，p的取值控制在：10mm≥p＞0mm的范围内。

上述能量采集装置还可以将电磁式能量采集器和摩擦式能量采集器进行组合，形成复合结构，其中电磁式能量采集器主要由金属线圈和永久磁体组成，通过磁场的变化产生感应电压；其中摩擦式能量采集器通过摩擦起电效应在相接触的材料(又称为摩擦层)表面产生净电荷，进而通过静电感应使电荷在电极之间流动，摩擦式能量采集器通常由一对电极和不同材料的两个摩擦层构成，上述采集装置中上电极板、下电极板为铜板，即为摩擦层又为电极，该摩擦层易失去电子，pdms作为另一个摩擦层易于得到电子。

当外界机械力作用于上述能量采集器时，弹簧被压缩，永久磁体和金属线圈靠近，通过金属线圈的磁通量增加，此时在金属线圈中会产生感应电动势，由于金属线圈为具有一定电阻的导体，在感应电动势的作用下金属线圈中将产生电流，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流趋向于抵消磁通量的增加；当外界机械力不再作用于上述能量采集器时，弹簧放松，永久磁体远离金属线圈，通过金属线圈的磁通量减小，线圈中产生的感应电流趋向于抵消磁通量的减少。当外界机械力使永磁体与金属线圈发生周期性的相对运动时，在金属线圈中会感应出周期性的交变电流。

由于镂空，具有较好的机械弹性，镂空使得上电极板、下电极板的位置可以发生变化，当两摩擦层接触时，由于摩擦起电效应，在两种摩擦材料表面会产生等量异种电荷，且电荷会较为稳定地存在于摩擦材料表面。当弹簧放松时，随着两个摩擦层的分离，其表面所带有的净电荷会在所对应的电极上感应出相反的电荷，从而引起电荷在电极之间的流动。当外界机械力驱使两摩擦层产生周期性的接触分离时，电荷会由于静电感应在电极之间产生往复的流动，从而将机械能转化为电能。显然复合型能量采集装置具有更大的输出功率，更高的机-电转换效率。

上述人体能采集装置是基于电磁感应与摩擦起电复合原理的能量采集器，主要收集人体行走过程中产生的机械能，该能量采集装置安装于人体鞋垫中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。