無線傳感器的感生供電系統的製作方法

2023-06-09 07:48:56

技術領域

本發明涉及電子設備領域，尤其涉及一種傳感器系統。

背景技術：

傳感器能夠探測、感受外界的信號，並將探測的信息傳送給其他裝置，比如探測物理條件(如光、熱、溼度)或化學組成(如煙霧)。大多數傳感器在工作時，需外接供電電源後，才能正常工作。

如何為傳感器提供電能，是傳感器運用進一步普及中需要解決的重要問題。特別對於無線傳感器更是如此。無線傳感器因為具有安裝方便，受電線排布影響較小等優點，逐漸受到青睞。但是無線傳感器仍然需要合適的電源進行供電，需要接入到供電電路中，為廣泛普及帶來了不便。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種無線傳感器的感生供電系統，解決以上技術問題。

本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現：

無線傳感器的感生供電系統，包括一無線傳感器系統，其特徵在於，還包括一互感器主體，所述互感器主體設有感應線圈，所述感應線圈輸出信號的輸出端通過一電源電路連接一蓄電模塊；

所述無線傳感器系統包括一微型處理器系統，所述微型處理器系統連接一無線通信模塊；

所述無線傳感器系統的電源輸入端連接所述蓄電模塊，通過所述蓄電模塊為所述無線傳感器系統提供電能。

使用中，可以將通有交變電流的電線，如市電電線、高壓電線，穿過所述互感器主體的感應線圈，感應線圈感生出感生電流，通過輸出端將感生電流傳輸給電源電路，電源電路對感生電流進行調整後傳輸給所述蓄電模塊，進行電能存儲，並且給無線傳感器系統提供電能。

電源電路可以包括整流模塊、穩壓模塊，具備整流、穩壓功能。還可以具備一升壓模塊，以便在所述感應線圈的輸出端輸出電壓較低時，為蓄電模塊提供較高的電壓輸入。

所述互感器主體包括一磁芯，所述感應線圈纏繞在所述磁芯上。以增強磁場感應性能。磁芯優選環形軟磁磁芯。

所述無線傳感器系統包括一傳感器裝置，所述傳感器裝置連接所述無線通信模塊。以通過無線方式發送傳感器裝置感應到的信號。

所述無線傳感器系統還包括一採樣電路，所述傳感器裝置的輸出端連接所述採樣電路的信號輸入端，所述採樣電路的信號輸出端連接所述無線通信模塊。

本發明通過所述無線通信模塊將傳感器裝置採集的感應信號發送給外部無線接收設備。本發明採用無線傳感技術，無需現場布線，減少了布置電源線、信號線等繁瑣工作，適合無電源情況下的信號採集與遠距離傳輸。

所述傳感器裝置連接所述微型處理器系統。

所述微型處理器系統接收所述傳感器裝置傳送的感應信號，當所述感應信號不處於一設定範圍時，通過所述無線通信模塊將感應信號發送給外部接收設備。

所述傳感器裝置可以通過一所述採樣電路連接所述微型處理器系統。

所述傳感器裝置可以是溫度傳感器。所述溫度傳感器的輸出端連接所述採樣電路。用以檢測環境溫度或通電電線周圍的溫度。

所述傳感器裝置也可以是溼度傳感器。所述溼度傳感器的輸出端連接所述採樣電路。用以檢測環境溼度或通電電線周圍的溼度。

所述傳感器裝置還可以是所述互感器主體自身。所述互感器主體的感應線圈的輸出端連接所述採樣電路。用以檢測用的電線的電壓或電流。

所述互感器主體的磁芯中部設有穿線孔，還包括一通電電線，所述通電電線穿過所述穿線孔；

當所述通電電線通電後，所述互感器主體的感應線圈感應到電能，並將電能存儲在蓄電模塊中。

所述互感器主體的磁芯包括兩段可分合的磁芯，至少一段上纏繞有感應線圈。兩段磁芯分開，通電電線扣入磁芯中，兩段磁芯通過所述固定裝置固定。固定後最好成一閉合的磁芯。此種安裝方法安裝簡便，可以不用拆開通電電線，直接將互感器主體扣在通電電線上即可。

可以，兩段磁芯上分別纏繞有所述感應線圈的導線，兩段磁芯通過固定裝置固定成一閉合的磁芯；兩段磁芯分開，通電電線扣入磁芯中；兩段磁芯通過所述固定裝置固定成一閉合的磁芯。通過將所述感應線圈的導線分別繞制在兩段磁芯，以保證有足夠的繞制空間，允許繞制更多的導線。

所述互感器主體的磁芯上設有一開口，所述開口處的磁芯上設有一擋頭，所述擋頭採用導磁材料製成；

所述擋頭的一端與所述磁芯轉動連接，所述擋頭的另一端與所述磁芯可拆卸連接；打開所述擋頭，通電電線扣入磁芯中；關閉所述擋頭，使磁芯閉合，阻止通電電線掉出磁芯。此種安裝方法安裝更簡便，可以不用拆開通電電線，直接將互感器主體扣在通電電線上，用擋頭擋住通電電線即可。

所述擋頭優選採用軟磁材料製成。

所述無線通信模塊可以包括一基於手機網絡架構的手機網絡通信模塊。

具體的，所述無線通信模塊可以包括一基於GSM架構的GSM通信模塊。GSM移動通信技術覆蓋範圍及其廣泛，安全性高。本發明可以利用現有的GSM移動通信技術，將感應信號傳送到GSM網絡中。

所述無線通信模塊也可以包括一基於3G架構的網絡通信模塊。3G網絡模塊技術成熟，且覆蓋範圍廣泛，本發明與上位機的傳輸利用現有的3G網絡技術，可有效節約成本，且傳輸數據高效快速。

所述無線通信模塊也可以包括一基於無線區域網架構的無線區域網模塊。通過無線區域網模塊接入無線區域網中。可以將本發明和上位機組網，形成小範圍數據傳輸，可有效節約成本，且幹擾小。

所述無線通信模塊也可以包括一基於zigbee架構的通信模塊。

所述無線通信模塊也可以包括一基於藍牙架構的通信模塊。

所述蓄電模塊與所述無線傳感器系統之間設有一電源管理模塊，在所述蓄電模塊中的電能蓄積到一設定值後，所述電源管理模塊允許或直接控制所述蓄電模塊向所述無線傳感器系統供電。

在所述蓄電模塊中的電能蓄積到一設定值後，所述電源管理模塊允許所述蓄電模塊向所述無線傳感器系統供電，但是供電情況受所述微型處理器系統控制。

通過電源管理模塊對所述蓄電模塊供電過程的控制，使電能在所述蓄電模塊內蓄積到一定程度後，再為無線傳感器系統供電，從而能夠提供更加強大的電流，以便通過無線通信模塊產生足夠強的無線電信號，進而有效提高作用距離。

有益效果：本發明採樣互感器主體來供電，不需要接入供電電線，也不需要變壓器提供變壓，連接方式非常方便。另外，採樣無線通信技術，省去了繁瑣的布線問題，減少了安裝工作量。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明電路示意圖；

圖3為本發明傳感器裝置採樣互感器主體時的電路示意圖；

圖4為本發明磁芯分成兩段時的部分結構示意圖；

圖5為本發明磁芯設有開口時的部分結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。

參照圖1、圖2、圖3，無線傳感器的感生供電系統，包括一無線傳感器系統4，還包括一互感器主體1，互感器主體1包括感應線圈11。感應線圈11可以獨立存在或者繞制在一鐵芯上。感應線圈11中部設有一穿線孔。在具有鐵芯的情況下，可以選擇環形鐵芯，穿線孔位於形鐵芯中部。通電電線2穿過穿線孔。通電電線2可以是高壓線、超高壓線，還可以是通市電的市電電線。

感應線圈11的輸出端通過一電源電路連接一蓄電模塊3。無線傳感器系統4的電源輸入端連接蓄電模塊3。電源電路可以包括整流模塊、濾波電路、穩壓模塊、升壓模塊中的一種或幾種。根據電磁感應原理，通電電線2通電後，互感器主體1的從通電電線2處得到電能，並將電能存儲在蓄電模塊3中。本發明採用互感器主體1電磁感應來獲得電能，電能存儲在蓄電模塊3中，既能為互感器主體1供電，也可以為其他用電設備供電。

參照圖2，無線傳感器系統4包括一傳感器裝置41、一採樣電路42、一無線通信模塊43，傳感器裝置41的輸出端連接採樣電路42的信號輸入端，採樣電路42的信號輸出端連接無線通信模塊43。通過無線通信模塊43將傳感器裝置41採集的感應信號發送給外部無線接收設備。本發明採用無線傳感技術，無需現場布線，減少了布置電源線、信號線等繁瑣工作，適合無電源情況下的信號採集與遠距離傳輸。

無線傳感器系統4還包括一微型處理器系統44，傳感器裝置41或採樣電路42的信號輸出端連接微型處理器系統44，微型處理器系統44連接無線通信模塊43。微型處理器系統44對傳感器裝置41輸出的信號，或經過採樣電路42輸出的信號進行分析和處理。

微型處理器系統44通過無線通信模塊43發送的信息中，含有位置信息。以便確定具體位置。

比如，微型處理器系統44接收經採樣電路42處理後傳送的感應信號，當感應信號在一設定範圍，或者超出一設定範圍時，通過無線通信模塊43將感應信號發送給外部接收設備。

傳感器裝置41可以是溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端連接採樣電路42。用以檢測環境溫度或通電電線2周圍的溫度，可以及時發現火災隱患，或者發現著火地點。傳感器裝置41也可以是溼度傳感器，溼度傳感器的輸出端連接採樣電路42。用以檢測環境溼度或通電電線2周圍的溼度。

參照圖3，傳感器裝置41還可以是互感器主體1自身，互感器主體1的感應線圈11的輸出端連接採樣電路42。用以檢測用的電線的電壓或電流。

無線通信模塊43可以包括一基於GSM架構的GSM通信模塊。GSM移動通信技術覆蓋範圍及其廣泛，安全性高。本發明可以利用現有的GSM移動通信技術，將感應信號傳送到GSM網絡中。

無線通信模塊43也可以包括基於3G架構的網絡通信模塊。3G網絡模塊技術成熟，且覆蓋範圍廣泛，本發明與上位機的傳輸利用現有的3G網絡技術，可有效節約成本，且傳輸數據高效快速。無線通信模塊43也可以包括基於wifi架構的無線區域網模塊。通過無線區域網模塊接入無線區域網中。可以將本發明和上位機組網，形成小範圍數據傳輸，可有效節約成本，且幹擾小。無線通信模塊43還可以是一基於zigbee架構的通信模塊，或者基於藍牙架構的通信模塊。

參照圖4，互感器主體1的磁芯12分為兩段，兩段磁芯12可分合，兩段磁芯12上分別纏繞有感應線圈11，兩段磁芯12通過固定裝置固定成一閉合的磁芯12。兩段磁芯12分開，通電電線2扣入磁芯12中。兩段磁芯12通過固定裝置固定成一閉合的磁芯12。安裝本發明時，將磁芯12分為兩段後，將通電電線2扣在磁芯12中，然後通過固定裝置閉合固定。此種安裝方法安裝簡便，可以不用拆開通電電線，直接將互感器主體扣在通電電線上即可。

參照圖5，互感器主體1的磁芯12上設有一開口，開口處的磁芯12上設有一擋頭13，擋頭13的長度不小於開口的寬度，以便擋住開口。擋頭13採用導磁材料製成。擋頭13的一端與磁芯12轉動連接，擋頭的另一端與磁芯12可拆卸連接。打開擋頭13，通電電線2扣入磁芯12中。關閉擋頭13，使磁芯12閉合，阻止通電電線2掉出磁芯12。此種安裝方法安裝簡便，可以不用拆開通電電線2，直接將互感器主體1扣在通電電線2上即可。擋頭13優選採用軟磁材料製成。擋頭13和磁芯12可拆卸的方式可以採用如下方式：擋頭13上設有卡頭，磁芯12上設有開口，擋頭13和磁芯12可以採用卡口的方式可拆卸連接，便於拆卸擋頭13。

蓄電模塊與無線傳感器系統4之間設有一電源管理模塊，在蓄電模塊中的電能蓄積到一設定值後，電源管理模塊控制蓄電模塊向無線傳感器系統供電。通過電源管理模塊對蓄電模塊供電過程的控制，使電能在蓄電模塊內蓄積到一定程度後，再為無線傳感器系統供電，從而能夠提供更加強大的電流，以便通過無線通信模塊產生足夠強的無線電信號，進而有效提高作用距離。

實施方式一：通電電線2上設有至少兩個互感器主體1，互感器主體1的感應線圈11感應通電電線2上的電能，並將感應信號通過採樣電路42、無線通信模塊43發送給外部接收設備，外部接收設備接收至少兩個互感器主體1的感應信號，當相鄰的兩個互感器主體1上的感應信號差大於一設定值時，認為相鄰兩個互感器主體1之間的通電電線2存在故障。外部接收設備可以通過GSM網絡，將故障情況、故障地點等信息以簡訊的方式，發送給維修人員的手機上。

實施方式二：通電電線2上設有互感器主體1，互感器主體1的感應線圈11感應通電電線2上的電能，並將電能存儲在蓄電模塊3中。通電電線2側邊設有溫度傳感器，溫度傳感器連接採樣電路42，採樣電路42連接微型處理器系統44，微型處理器系44連接無線通信模塊43，溫度傳感器感應通電電線2側邊的溫度，並把溫度信號經採樣電路42處理後傳送給微型處理器系統44，微型處理器系統44將溫度信號與一設定範圍比較，在設定溫度範圍內，則認為通電電線2正常。當溫度信號不在設定範圍時，微型處理器系統44認為通電電線2處的溫度不正常，存在故障等因素，微型處理器系統44通過無線通信模塊43給外部接收設備發送提示信號，提示通電電線2處於非正常狀態。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。