CN102412629A

CN102412629A - 蓄能式无线传感器

Info

Publication number: CN102412629A
Application number: CN2010102899038A
Authority: CN
Inventors: 孙倩倩
Original assignee: Shanghai Kedou Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kedou Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-11

Abstract

蓄能式无线传感器涉及传感器。包括一处理芯片，所述处理芯片连接敏感元件，还连接一信号发射天线和一电源模块，所述电源模块包括一发电机构和一蓄电机构，所述发电机构连接所述蓄电机构，所述蓄电机构连接所述处理芯片。所述发电机构发出的电能在所述蓄电机构内蓄积，以便于为所述处理芯片提供足够强的电流。以便通过信号发射天线产生足够强的无线电信号，进而有效提高作用距离。

Description

蓄能式无线传感器

技术领域

本发明涉及电子领域，具体涉及传感器。

背景技术

目前的传感器多无法摆脱电源的限制。今年来虽然出现了部分无源无线传感器，但多结构复杂、针对性强，应用范围有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓄能式无线传感器，以解决上述技术问题。

蓄能式无线传感器包括处理芯片，所述处理芯片连接敏感元件，所述处理芯片还连接一信号发射天线和一电源模块，所述电源模块包括一发电机构和一蓄电机构，所述发电机构连接所述蓄电机构，所述蓄电机构连接所述处理芯片。

所述发电机构发出的电能首先在蓄电机构内蓄积，以便于为所述处理芯片提供足够强的电流。以便通过信号发射天线产生足够强的无线电信号，进而有效提高作用距离。所述处理芯片可以在接收到外界触发信号后通过所述信号发射天线发出无线信号。

所述发电机构采用一天线式发电机构，所述天线式发电机构包括一蓄能用天线，可以采用信号发射天线作为蓄能用天线。所述发电机构通过所述蓄能用天线为蓄电机构充电。

所述发电机构采用一电感式发电机构，所述电感式发电机构包括一电感线圈，通过一单向导通器件连接所述蓄电机构，所述蓄电机构采用电容。所述电感线圈通过单向导通器件为蓄电机构充电。

所述发电机构通过摄取外界电信号来获取能量。天线式发电机构、电感式发电机构所摄取的外界电信号主要是无线电波信号，如电视、无线电广播、手机等波段的无线电波信号。

所述发电机构采用一光能发电机构，所述光能发电机构包括一光电转换器件，所述光电转换器件连接所述蓄电机构，所述蓄电机构采用电容。所述光电转换器件将光能转化为电能，为电容充电。

所述电容与所述处理芯片间设有一电源管理模块，在所述电容电压高于一临界值时，所述电源管理模块控制所述电容向所述处理芯片供电。

在所述电源管理模块向所述处理芯片供电的情况下，所述处理芯片可以主动通过所述信号发射天线发出无线信号。也可以在接收到外界触发信号后通过所述信号发射天线发出无线信号，如在接收到传感器系统所发射的信号后，控制电容向处理芯片供电，以便反馈无线电信号。

以便于在所述发电机构本身产生的电流较小的情况下，所述电源模块仍然能够为所述处理芯片提供较强电流。

所述电容采用电解电容。以保证具有较大的电容量，能够提供较强的电流。

所述电容采用非电解电容。以保证电容具有足够长的寿命。

所述蓄能式无线传感器还包括一封装外壳，所述处理芯片埋设在所述封装外壳内；所述电容设有至少两个片状极板，所述两个片状极板分别埋设在所述封装外壳内。因为片状极板埋设在封装外壳内，封装外壳面积相对较大，因此允许两个片状极板具有较大的面积，进而允许电容具有较大的电容量。

所述蓄能式无线传感器设有一固定装置，所述固定装置可以是黏胶、磁铁、锁扣等，具体形式可根据实际工作环境进行选取。

蓄能式无线传感器可以是对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的化学传感器，如气体传感器、湿度传感器、离子传感器等。蓄能式无线传感器还可以是利用生物活性物质分子识别的功能，将感受的被测量转换成可用输出信号的生物传感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器、免疫传感器等。蓄能式无线传感器还可以是用于检测物理量的物理传感器。物理传感器主要利用某些物理效应，诸如压电效应、磁致伸缩现象、离化、极化、热电、光电、磁电等效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号。如：光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。

蓄能式无线传感器可以通过蓝牙、红外、zigbee等方式对外传输数据或接收外部设备发来的数据，还可以借助WLAN(无线局域网)、3G网络进行数据的交互，还可以采用射频技术进行数据的交互。

附图说明

图1蓄能式无线传感器一种电路结构示意图；

图2蓄能式无线传感器另一种电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1，蓄能式无线传感器包括处理芯片1、敏感元件。处理芯片1连接(或直接设有)一信号发射天线2和一电源模块3。电源模块3包括一发电机构31和一蓄电机构32，发电机构31连接蓄电机构32。蓄电机构32连接处理芯片1。发电机构31发出的电能在蓄电机构32内蓄积，以便于为处理芯片1提供足够强的电流，以便通过信号发射天线2产生足够强的无线电信号，进而有效提高作用距离。信号发射天线2可以是不同结构类型的天线，可以直接附着在处理芯片1上，还可以采用导电油墨印刷的低成本标签天线。敏感元件可以是热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件、味敏元件等。而且蓄能式无线传感器中的敏感元件可以是一个，也可以有多个。在敏感元件有多个时，处理芯片1采用可以处理各敏感元件传来的数据的处理芯片。

具体实施中：

发电机构31采用一天线式发电机构，天线式发电机构包括一蓄能用天线，可以采用信号发射天线作为蓄能用天线。发电机构通过蓄能用天线为蓄电机构充电。

发电机构31还可以采用一电感式发电机构，电感式发电机构包括一电感线圈，通过一单向导通器件连接蓄电机构32。电感线圈通过单向导通器件为蓄电机构32充电。单向导通器件可以是二极管。

发电机构通过摄取外界电信号来获取能量。天线式发电机构、电感式发电机构所摄取的外界电信号主要是无线电波信号，如电视、无线电广播、手机等波段的无线电信号，如频率为6-18兆频、49-16米波段内的民用广播电台密集的无线电波信号，频率为800兆频或1900兆频的手机通信用无线电波信号。

发电机构31还可以采用一光能发电机构，光能发电机构包括一光电转换器件，光电转换器件连接蓄电机构32。光电转换器件将光能转化为电能，为蓄电机构32充电。光电转换器件可以采用非结晶硅太阳能电池板，以便于更好的适应环境。天线式发电机构、光能发电机构、电感式发电机构或者其他的发电机构，可以单独使用，也可以混用。

参照图2，蓄电机构32与处理芯片1间设有一电源管理模块4，在蓄电机构32电压高于一临界值时，电源管理模块4控制蓄电机构32向处理芯片1供电。蓄电机构32可以采用电解电容，以保证具有较大的电容量，能够提供较强的电流。蓄电机构32还可以采用非电解电容。以保证蓄电机构32具有足够长的寿命。

蓄电机构32采用的非电解电容可以是如下所述的结构，非电解电容设有至少两个片状极板，两个片状极板分别埋设在封装外壳内。因为片状极板埋设在封装外壳内，封装外壳面积相对较大，因此允许两个片状极板具有较大的面积，进而允许电容具有较大的电容量。

具体实施中，在电容进行供电的情况下，处理芯片1可以有不同的工作模式设置：

如，在电源管理模块4(电容)向处理芯片1供电的情况下，处理芯片1主动通过信号发射天线2发出无线信号：如，处理芯片1在接收到外部设备所发射的信号后，通过信号发射天线2发出无线信号，以便反馈无线电信号。以便于在发电机构31本身产生的电流较小的情况下，电源模块3仍然能够为处理芯片1提供较强电流。

为了方便固定，蓄能式无线传感器可以设有一固定装置，固定装置可以是黏胶、磁铁、锁扣等，具体形式可根据实际工作环境进行选取。

蓄能式无线传感器的无线通信方式

具体实施中：

蓄能式无线传感器可以设有一蓝牙、红外或zigbee处理模块，处理芯片1通过蓝牙、红外或zigbee处理模块连接信号发射天线2，或是直接将蓝牙、红外或zigbee处理模块设置在处理芯片1上。

蓄能式无线传感器还可以设有一射频信号收发模块，处理芯片1通过射频信号收发模块连接信号发射天线2，或是直接将射频信号收发模块设置在处理芯片1上。采用射频技术进行数据交互时，信号发射天线2可以有多个，各信号发射天线2之间设有隔离层，射频信号收发模块能产生多个射频信号，各射频信号通过不同的信号发射天线发射，这样一方面可以对射频信号进行选取，另一方面可以通过不同的射频信号将多个敏感元件的检测到的信息进行区分。

蓄能式无线传感器还可以设有一通信终端，蓄能式无线传感器通过通信终端接入WLAN(无线局域网)或3G网络。与蓄能式无线传感器通信的外部设备可以是计算机、手机等，这样多个传感器就可以借助WLAN(无线局域网)或3G网络组建小型的物联网。

不管是采用哪种通信方式，为了保障通信安全，蓄能式无线传感器与外部通信设备之间设有密钥。例如，在通过蓝牙通信时，数据交互之前要求密码匹配，在借助WLAN(无线局域网)通信时，要求蓄能式无线传感器和外部在同一WLAN(无线局域网)中，且允许相互访问。

蓄能式无线传感器的应用

蓄能式无线传感器可以是对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的化学传感器，如气体传感器、湿度传感器、离子传感器等。

蓄能式无线传感器还可以是利用生物活性物质分子识别的功能，将感受的被测量转换成可用输出信号的生物传感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器、免疫传感器等。

蓄能式无线传感器还可以是用于检测物理量的物理传感器。物理传感器主要利用某些物理效应，诸如压电效应、磁致伸缩现象、离化、极化、热电、光电、磁电等效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号。如：光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.蓄能式无线传感器包括一处理芯片，所述处理芯片连接敏感元件，所述处理芯片还连接一信号发射天线和一电源模块，其特征在于，所述电源模块包括一发电机构和一蓄电机构，所述发电机构连接所述蓄电机构，所述蓄电机构连接所述处理芯片。

2.根据权利要求1所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述发电机构发出的电能在所述蓄电机构内蓄积，以便于为所述处理芯片提供足够强的电流。

3.根据权利要求1所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述发电机构采用一天线式发电机构，天线式发电机构包括一蓄能用天线。

4.根据权利要求1所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述发电机构采用一电感式发电机构，所述电感式发电机构包括一电感线圈，通过一单向导通器件连接所述蓄电机构。

5.根据权利要求3或4所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述发电机构通过摄取无线电波信号来获取能量。

6.根据权利要求1所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述发电机构采用一光能发电机构，所述光能发电机构包括一光电转换器件，所述光电转换器件连接所述蓄电机构。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述蓄电机构与所述处理芯片间设有一电源管理模块，在所述蓄电机构电压高于一临界值时，所述电源管理模块控制所述蓄电机构向所述处理芯片供电。

8.根据权利要求7所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，在所述电源管理模块向所述处理芯片供电的情况下，所述处理芯片主动通过所述信号发射天线发出无线信号。

9.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，在所述处理芯片接收到外界触发信号后通过所述信号发射天线发出无线信号。

10.根据权利要求1所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述蓄电机构采用电容。

11.根据权利要求10所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，所述蓄能式无线传感器还包括一封装外壳，所述处理芯片埋设在所述封装外壳内；所述电容设有至少两个片状极板，所述两个片状极板分别埋设在所述封装外壳内。

12.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，蓄能式无线传感器是化学传感器、生物传感器或物理传感器。

13.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，蓄能式无线传感器设有一zigbee处理模块。

14.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，蓄能式无线传感器设有一射频信号收发模块。

15.根据权利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式无线传感器，其特征在于，蓄能式无线传感器设有一通信终端，蓄能式无线传感器通过通信终端接入网络。