CN101694953A

CN101694953A - 线圈耦合信号采集装置

Info

Publication number: CN101694953A
Application number: CN200910152774A
Authority: CN
Inventors: 蔡才德; 李永强; 刘云
Original assignee: Zhejiang Supor Electrical Appliances Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Supor Electrical Appliances Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2010-04-14

Abstract

一种线圈耦合信号采集装置，包括：信号采集模块和数据接收模块，信号采集模块包含传感器、谐振电容、编码电路，线圈驱动电路和第一电感线圈。数据接收模块包含第二电感线圈、谐振电容、线圈驱动电路，解调电路、信号整形电路。一个高频交变信号加载在第二电感线圈产生交变磁场，线圈通过电磁感应方式传递电能为信号检测模块提供正常工作所需要的电能。信号检测模块在第二电感线圈提供电能后启动工作，处理来自传感器的检测信号，进行编码处理后通过驱动电路驱动电感线圈，将采集到的信号进行解码、整形，完成信号采集。本发明提供了一种信号采集布控点灵活方便，电路简单成本低，无需额外电池供电的信号采集装置。

Description

线圈耦合信号采集装置

技术领域

本发明属于厨房用电器技术领域，具体来说，涉及一种用于家电的信号采集装置。

背景技术

目前家电产品中需要信号检测装置，通过对信号的精确检测来实现精确控制，更大程度上的实现产品的各种自动功能与安全性能。信号检测方式一般有两种，一种是检测装置直接与主控板有线连接。另一种是检测装置通过无线方式与主控板连接。

在检测装置与主控板有线连接模式中，连接导线很大程度限制了产品的设计和性能，例如敞开式、大型化、盖体与主体可分离的设计。传感器和检测装置不得不安装在一些并不能直接实时反应信号变化的地方，对产品的控制效果也就不理想。

在检测装置与主控板无线连接模式中，无线连接很好的解决了检测装置有线连接模式中存在的问题，使得测量点布控上更加灵活。但是目前的家电产品上使用的检测方式一般都采用专用的无线通讯模块，并使用电池对检测模块提供电源。例如：中国实用新型专利200420083296.X(发明名称为“无线测温型电热锅”，公开日为2006年01月18日)、中国发明专利200310121105.4(发明名称为“无线测温锅具”，公开日为2004年11月17日)。用户不得不经常更换电池，如果更换不及时，容易造成电池耗竭使产品或设备的失控，给用户带来不便，电池的更换对于客户来说也增加额外的成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，其目的在于提供一种用于厨房电器的信号采集装置，采用线圈耦合的无接触传输技术、测量点布控灵活、能实时反应信号变化并无需额外电池供电而进行信号采集。

为实现上述目的，本发明采用如下解决方案：

一种线圈耦合信号采集装置，其特征在于包括：一个信号采集模块和一个数据接收模块；

所述的信号采集模块包含：至少一个用于信号采集的传感器、至少一个谐振电容、一个信号处理的编码电路，一个线圈驱动电路和一个第一电感线圈。

所述的数据接收模块包含：一个经由耦合获得第一电感线圈数据信号并经该耦合提供给信号采集模块工作所需电能的第二电感线圈、至少一个谐振电容、一个第二线圈驱动电路，一个解调电路、一个信号整形电路；

传感器输出端接编码电路，编码电路的输出端与线圈驱动电路的输入端连接，第二电感线圈的输出接解调电路，解调电路的输出端接信号整形电路；

第一电感线圈至少并联一个谐振电容，第二电感线圈至少串联一个谐振电容；一高频交变信号通过第二线圈驱动电路驱动第二电感线圈，使第二电感线圈产生交变磁场。

本发明中所述的用于信号采集的传感器将采集到的信号传送给所述的编码电路，所述的编码电路对信号进行编码处理后，通过编码电路的输出端输出到线圈驱动电路，驱动第一电感线圈将编码信号发送出去。第二电感线圈通过线圈耦合获得第一电感线圈的信号，该信号传递给解调电路进行解调输出到整形电路，把解调出来的信号恢复至可被计算机或者微控制器识别的水准。一个高频交变信号通过第二线圈驱动电路驱动第二电感线圈，使第二电感线圈产生交变磁场。所述的第一电感线圈通过电磁感应的方式获得信号采集模块工作所需要的电能。

在本发明中，所述用于信号检测传感器可以根据检测需求选择，一般可选温度传感器，压力传感器，或者是开关信号等信号。安装到被测点的表面或伸入其内部，真实的获取控制所需要的信号。

所述高频交变信号频率可在80kHz～5.6GHz范围内选择，电感线圈之间通过电磁感应方式向信号采集模块提供其正常工作所需电能。

在本发明中，所述第一电感线圈和第二电感线圈可为绕制线圈或PCB印刷线圈，也可为微带天线。并且两个电感线圈保持在0～100cm有效距离之内。

本发明与采用红外无线收发模块或者采用蓝牙无线收发模块做无线信号采集系统相比，有益效果在于：

(1)在红外或者蓝牙发送装置中必须使用电池，在高频信号通讯中，耗电量比较大，这给产品用户带来很大的使用不便和额外使用成本。本发明利用线圈耦合的方式同时实现电能和信号数据的传递，电路简单，无需再增加额外的供电电池，控制更加精准化

(2)产品设计更为自由，本发明在家电产品设计时无需考虑信号检测部分与主控板之间的电气连接问题，无需电池提供电能使得设计不用再考虑电源持久性以及电池更换的问题，使得产品的设计更加多样化。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明其中一种简单使用示意图；

图3为本发明的模块框图；

图4为本发明信号采集模块电路图；

图5为本发明数据接收模块电路图；

图中，100为信号采集模块；101为第一电感线圈；102为传感器；103为编码电路；104为第一电感线圈驱动电路；105为产品上盖；106为谐振电容；

200为数据接收模块；201为第二电感线圈；202为解调电路；203为整形电路；204为第二电感线圈驱动电路；205为主控板；206为产品主体；207为谐振电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述：

本发明是结合原理框图和部件可分离产品或设备举例，但并不局限于此。任何其他对信号采集需要无线连接的都能适用。本发明的信号采集模块可直接由电感线圈通过电磁感应方式提供的电能工作，并且不需要附加电池作为供电电源。

本发明的线圈耦合信号采集装置，包括：一个信号采集模块100和一个数据接收模块200。所述的信号采集模块100包含：一个第一电感线圈101、至少一个用于信号采集的传感器102、至少一个谐振电容106、一个信号处理的编码电路103和一个线圈驱动电路104。所述的数据接收模块200包含：一个第二电感线圈201、至少一个谐振电容207、一个解调电路202、一个信号整形电路203、一个线圈驱动电路204。

具体实施例1

参照图1、图4和图5所示，图1为本发明线圈耦合信号采集装置原理框图；图4为本发明信号采集模块电路图；图5为本发明数据接收模块电路图。所述的用于信号采集的传感器102将采集到的信号传送给所述的编码电路103，所述的编码电路103对信号进行编码处理后得到一个编码信号，编码信号通过编码器103的输出端输出到线圈驱动电路104，驱动第一电感线圈101将编码信号发送出去。第二电感线圈201通过线圈耦合获得第一电感线圈101的信号，该信号传递给解调电路202进行解调输出到整形电路203，把解调出来的信号恢复至可被计算机或者微控制器识别的水准。一个高频交变信号加载到线圈驱动电路R2一端，通过线圈驱动电路204驱动第二电感线圈201，使第二电感线圈201产生交变磁场。所述的第一电感线圈101通过电磁感应的方式获得信号采集模块100工作所需要的电能。其中第一电感线圈101至少并联一个谐振电容106，第二电感线圈201至少串联一个谐振电容207，这样可以匹配两个电路的谐振频率，使信号采集模块100获得足够的工作电能。

电磁波不仅能传输信号，它也能传输电能，基于电磁感应的基本原理，本发明以磁耦合为信号采集模块提供必要的工作电源，并传输数据信号。

具体实施例2

参照图2所示，参照一种典型的家电产品结构示意图说明本发明的具体实施例。

产品上盖105和产品主体206是可分离的，在产品上盖105所需检测点放置传感器102，传感器102可以是温度传感器、压力传感器或者开关传感器等，可根据检测的需要更换所需传感器。

传感器102安装在产品上盖105的表面或伸入其内部，获取实时有效的检测信号；传感器102的检测信号传递给数据编码电路103，所述的编码电路103对信号进行编码处理后，通过编码器103的输出端输出到线圈驱动电路104，驱动第一电感线圈101将编码信号发送出去。第二电感线圈201通过线圈耦合获得第一电感线圈101的信号，该信号传递给解调电路202进行解调输出到整形电路203，把解调出来的信号恢复至可被计算机或者微控制器识别的水准。整个信号检测装置把处理好的检测信号传递给主控板205。主控板接收到信号后即可采取相应的控制。

线圈耦合信号采集装置是一个无需额外电池提供电能的信号采集系统：第一和第二电感线圈通过电磁感应方式传递信号采集模块正常工作所需电能。一个高频交变信号通过线圈驱动电路204驱动第二电感线圈201，使第二电感线圈201产生交变磁场。所述的第一电感线圈101通过电磁感应的方式获得信号采集模块100工作所需要的电能。所述的高频交变信号频率可在80kHz～5.6GHz范围内选择。第一电感线圈和第二电感线圈可为绕制线圈或PCB印刷线圈，也可为微带天线。并且两个电感线圈保持在0～100cm有效距离之内。

本发明提供一种线圈耦合信号采集装置，图1所示的结构示意图只是其中一种简单的施例。根据设计的需要可以更换或加装传感器实现单路或多路信号检测。例如同时检测温度和压力信号；更换开关信号后即可实现开关信号的无线检测等。耦合线圈的安装方式和和安装部位也不局限于图1所示施例，可以根据设计的需要修改。

本发明利用线圈耦合的方式同时实现电能和信号数据的传递，电路简单，无需再增加额外的供电电池。

Claims

1.一种线圈耦合信号采集装置，其特征在于包括：一个信号采集模块和一个数据接收模块；

传感器输出端接编码电路，编码电路的输出端与线圈驱动电路的输入端连接，第二电感线圈的输出接解调电路，解调电路的输出端接信号整形电路；第一电感线圈至少并联一个谐振电容，第二电感线圈至少串联一个谐振电容；一高频交变信号通过第二线圈驱动电路驱动第二电感线圈，使第二电感线圈产生交变磁场。

2.如权利要求1所述的线圈耦合信号采集装置，其特征在于传感器为温度传感器、压力传感器、或开关信号。

3.如权利要求2所述的线圈耦合信号采集装置，其特征在于所述高频交变信号频率为80kHz～5.6GHz。

4.如权利要求1-3之一所述的线圈耦合信号采集装置，其特征在于所述第一电感线圈和第二电感线圈为绕制线圈、PCB印刷线圈、微带天线，且两个电感线圈保持在0～100cm距离之内。

5.如权利要求4所述的线圈耦合信号采集装置，其特征在于高频交变信号通过第二线圈驱动电路驱动第二电感线圈，使第二电感线圈产生交变磁场，第一电感线圈通过电磁感应的方式产生感应交流电，为信号采集模块工作所需要的电能，第一电感线圈和第二电感线圈为一个或多个线圈。