CN102820709A - 采用互感器供电的无线传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种传感器系统。采用互感器供电的无线传感器系统，包括无线传感器系统，还包括互感器主体，互感器主体包括缠绕在磁芯上的感应线圈，感应线圈的输出端通过电源电路连接蓄电模块。无线传感器系统的电源输入端连接蓄电模块。采样互感器主体来供电，不需要接入供电电线，也不需要变压器提供变压，连接方式非常方便。另外，采样无线通信技术，省去了繁琐的布线问题，减少了安装工作量。

Description

采用互感器供电的无线传感器系统

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种传感器系统。

背景技术

传感器能够探测、感受外界的信号，并将探测的信息传送给其他装置，比如探测物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)。大多数传感器在工作时，需外接供电电源后，才能正常工作。

如何为传感器提供电能，是传感器运用进一步普及中需要解决的重要问题。特别对于无线传感器更是如此。无线传感器因为具有安装方便，受电线排布影响较小等优点，逐渐受到青睐。但是无线传感器仍然需要合适的电源进行供电，需要接入到供电电路中，为广泛普及带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用互感器供电的无线传感器系统，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

采用互感器供电的无线传感器系统，包括一无线传感器系统，其特征在于，还包括一互感器主体，所述互感器主体设有感应线圈，所述感应线圈输出信号的输出端通过一电源电路连接一蓄电模块；

所述无线传感器系统的电源输入端连接所述蓄电模块，通过所述蓄电模块为所述无线传感器系统提供电能。

使用中，可以将通有交变电流的电线，如市电电线、高压电线，穿过所述互感器主体的感应线圈，感应线圈感生出感生电流，通过输出端将感生电流传输给电源电路，电源电路对感生电流进行调整后传输给所述蓄电模块，进行电能存储，并且给无线传感器系统提供电能。

电源电路可以包括整流模块、稳压模块，具备整流、稳压功能。还可以具备一升压模块，以便在所述感应线圈的输出端输出电压较低时，为蓄电模块提供较高的电压输入。

所述互感器主体包括一磁芯，所述感应线圈缠绕在所述磁芯上。以增强磁场感应性能。磁芯优选环形软磁磁芯。

所述无线传感器系统包括一传感器装置、一无线通信模块，所述传感器装置连接所述无线通信模块。以通过无线方式发送传感器装置感应到的信号。

所述无线传感器系统还包括一采样电路，所述传感器装置的输出端连接所述采样电路的信号输入端，所述采样电路的信号输出端连接所述无线通信模块。

本发明通过所述无线通信模块将传感器装置采集的感应信号发送给外部无线接收设备。本发明采用无线传感技术，无需现场布线，减少了布置电源线、信号线等繁琐工作，适合无电源情况下的信号采集与远距离传输。

所述无线传感器系统还包括一微型处理器系统，所述传感器装置连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述无线通信模块。

所述微型处理器系统接收所述传感器装置传送的感应信号，当所述感应信号不处于一设定范围时，通过所述无线通信模块将感应信号发送给外部接收设备。

所述传感器装置可以通过一所述采样电路连接所述微型处理器系统。

所述传感器装置可以是温度传感器。所述温度传感器的输出端连接所述采样电路。用以检测环境温度或通电电线周围的温度。

所述传感器装置也可以是湿度传感器。所述湿度传感器的输出端连接所述采样电路。用以检测环境湿度或通电电线周围的湿度。

所述传感器装置还可以是所述互感器主体自身。所述互感器主体的感应线圈的输出端连接所述采样电路。用以检测用的电线的电压或电流。

所述互感器主体的磁芯中部设有穿线孔，还包括一通电电线，所述通电电线穿过所述穿线孔；

当所述通电电线通电后，所述互感器主体的感应线圈感应到电能，并将电能存储在蓄电模块中。

所述互感器主体的磁芯包括两段可分合的磁芯，至少一段上缠绕有感应线圈。两段磁芯分开，通电电线扣入磁芯中，两段磁芯通过所述固定装置固定。固定后最好成一闭合的磁芯。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。

可以，两段磁芯上分别缠绕有所述感应线圈的导线，两段磁芯通过固定装置固定成一闭合的磁芯；两段磁芯分开，通电电线扣入磁芯中；两段磁芯通过所述固定装置固定成一闭合的磁芯。通过将所述感应线圈的导线分别绕制在两段磁芯，以保证有足够的绕制空间，允许绕制更多的导线。

所述互感器主体的磁芯上设有一开口，所述开口处的磁芯上设有一挡头，所述挡头采用导磁材料制成；

所述挡头的一端与所述磁芯转动连接，所述挡头的另一端与所述磁芯可拆卸连接；打开所述挡头，通电电线扣入磁芯中；关闭所述挡头，使磁芯闭合，阻止通电电线掉出磁芯。此种安装方法安装更简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上，用挡头挡住通电电线即可。

所述挡头优选采用软磁材料制成。

所述无线通信模块可以包括一基于手机网络架构的手机网络通信模块。

具体的，所述无线通信模块可以包括一基于GSM架构的GSM通信模块。GSM移动通信技术覆盖范围及其广泛，安全性高。本发明可以利用现有的GSM移动通信技术，将感应信号传送到GSM网络中。

所述无线通信模块也可以包括一基于3G架构的网络通信模块。3G网络模块技术成熟，且覆盖范围广泛，本发明与上位机的传输利用现有的3G网络技术，可有效节约成本，且传输数据高效快速。

所述无线通信模块也可以包括一基于无线局域网架构的无线局域网模块。通过无线局域网模块接入无线局域网中。可以将本发明和上位机组网，形成小范围数据传输，可有效节约成本，且干扰小。

所述无线通信模块也可以包括一基于zigbee架构的通信模块。

所述无线通信模块也可以包括一基于蓝牙架构的通信模块。

所述蓄电模块与所述无线传感器系统之间设有一电源管理模块，在所述蓄电模块中的电能蓄积到一设定值后，所述电源管理模块允许或直接控制所述蓄电模块向所述无线传感器系统供电。

在所述蓄电模块中的电能蓄积到一设定值后，所述电源管理模块允许所述蓄电模块向所述无线传感器系统供电，但是供电情况受所述微型处理器系统控制。

通过电源管理模块对所述蓄电模块供电过程的控制，使电能在所述蓄电模块内蓄积到一定程度后，再为无线传感器系统供电，从而能够提供更加强大的电流，以便通过无线通信模块产生足够强的无线电信号，进而有效提高作用距离。

有益效果：本发明采样互感器主体来供电，不需要接入供电电线，也不需要变压器提供变压，连接方式非常方便。另外，采样无线通信技术，省去了繁琐的布线问题，减少了安装工作量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明电路示意图；

图3为本发明传感器装置采样互感器主体时的电路示意图；

图4为本发明磁芯分成两段时的部分结构示意图；

图5为本发明磁芯设有开口时的部分结构示意图。

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、图2、图3，采用互感器供电的无线传感器系统，包括一无线传感器系统4，还包括一互感器主体1，互感器主体1包括感应线圈11。感应线圈11可以独立存在或者绕制在一铁芯上。感应线圈11中部设有一穿线孔。在具有铁芯的情况下，可以选择环形铁芯，穿线孔位于形铁芯中部。通电电线2穿过穿线孔。通电电线2可以是高压线、超高压线，还可以是通市电的市电电线。

感应线圈11的输出端通过一电源电路连接一蓄电模块3。无线传感器系统4的电源输入端连接蓄电模块3。电源电路可以包括整流模块、滤波电路、稳压模块、升压模块中的一种或几种。根据电磁感应原理，通电电线2通电后，互感器主体1的从通电电线2处得到电能，并将电能存储在蓄电模块3中。本发明采用互感器主体1电磁感应来获得电能，电能存储在蓄电模块3中，既能为互感器主体1供电，也可以为其他用电设备供电。

参照图2，无线传感器系统4包括一传感器装置41、一采样电路42、一无线通信模块43，传感器装置41的输出端连接采样电路42的信号输入端，采样电路42的信号输出端连接无线通信模块43。通过无线通信模块43将传感器装置41采集的感应信号发送给外部无线接收设备。本发明采用无线传感技术，无需现场布线，减少了布置电源线、信号线等繁琐工作，适合无电源情况下的信号采集与远距离传输。

无线传感器系统4还包括一微型处理器系统44，传感器装置41或采样电路42的信号输出端连接微型处理器系统44，微型处理器系统44连接无线通信模块43。微型处理器系统44对传感器装置41输出的信号，或经过采样电路42输出的信号进行分析和处理。

微型处理器系统44通过无线通信模块43发送的信息中，含有位置信息。以便确定具体位置。

比如，微型处理器系统44接收经采样电路42处理后传送的感应信号，当感应信号在一设定范围，或者超出一设定范围时，通过无线通信模块43将感应信号发送给外部接收设备。

传感器装置41可以是温度传感器，温度传感器的输出端连接采样电路42。用以检测环境温度或通电电线2周围的温度，可以及时发现火灾隐患，或者发现着火地点。传感器装置41也可以是湿度传感器，湿度传感器的输出端连接采样电路42。用以检测环境湿度或通电电线2周围的湿度。

参照图3，传感器装置41还可以是互感器主体1自身，互感器主体1的感应线圈11的输出端连接采样电路42。用以检测用的电线的电压或电流。

无线通信模块43可以包括一基于GSM架构的GSM通信模块。GSM移动通信技术覆盖范围及其广泛，安全性高。本发明可以利用现有的GSM移动通信技术，将感应信号传送到GSM网络中。

无线通信模块43也可以包括基于3G架构的网络通信模块。3G网络模块技术成熟，且覆盖范围广泛，本发明与上位机的传输利用现有的3G网络技术，可有效节约成本，且传输数据高效快速。无线通信模块43也可以包括基于wifi架构的无线局域网模块。通过无线局域网模块接入无线局域网中。可以将本发明和上位机组网，形成小范围数据传输，可有效节约成本，且干扰小。无线通信模块43还可以是一基于zigbee架构的通信模块，或者基于蓝牙架构的通信模块。

参照图4，互感器主体1的磁芯12分为两段，两段磁芯12可分合，两段磁芯12上分别缠绕有感应线圈11，两段磁芯12通过固定装置固定成一闭合的磁芯12。两段磁芯12分开，通电电线2扣入磁芯12中。两段磁芯12通过固定装置固定成一闭合的磁芯12。安装本发明时，将磁芯12分为两段后，将通电电线2扣在磁芯12中，然后通过固定装置闭合固定。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线，直接将互感器主体扣在通电电线上即可。

参照图5，互感器主体1的磁芯12上设有一开口，开口处的磁芯12上设有一挡头13，挡头13的长度不小于开口的宽度，以便挡住开口。挡头13采用导磁材料制成。挡头13的一端与磁芯12转动连接，挡头的另一端与磁芯12可拆卸连接。打开挡头13，通电电线2扣入磁芯12中。关闭挡头13，使磁芯12闭合，阻止通电电线2掉出磁芯12。此种安装方法安装简便，可以不用拆开通电电线2，直接将互感器主体1扣在通电电线2上即可。挡头13优选采用软磁材料制成。挡头13和磁芯12可拆卸的方式可以采用如下方式：挡头13上设有卡头，磁芯12上设有开口，挡头13和磁芯12可以采用卡口的方式可拆卸连接，便于拆卸挡头13。

蓄电模块与无线传感器系统4之间设有一电源管理模块，在蓄电模块中的电能蓄积到一设定值后，电源管理模块控制蓄电模块向无线传感器系统供电。通过电源管理模块对蓄电模块供电过程的控制，使电能在蓄电模块内蓄积到一定程度后，再为无线传感器系统供电，从而能够提供更加强大的电流，以便通过无线通信模块产生足够强的无线电信号，进而有效提高作用距离。

实施方式一：通电电线2上设有至少两个互感器主体1，互感器主体1的感应线圈11感应通电电线2上的电能，并将感应信号通过采样电路42、无线通信模块43发送给外部接收设备，外部接收设备接收至少两个互感器主体1的感应信号，当相邻的两个互感器主体1上的感应信号差大于一设定值时，认为相邻两个互感器主体1之间的通电电线2存在故障。外部接收设备可以通过GSM网络，将故障情况、故障地点等信息以短信的方式，发送给维修人员的手机上。

实施方式二：通电电线2上设有互感器主体1，互感器主体1的感应线圈11感应通电电线2上的电能，并将电能存储在蓄电模块3中。通电电线2侧边设有温度传感器，温度传感器连接采样电路42，采样电路42连接微型处理器系统44，微型处理器系44连接无线通信模块43，温度传感器感应通电电线2侧边的温度，并把温度信号经采样电路42处理后传送给微型处理器系统44，微型处理器系统44将温度信号与一设定范围比较，在设定温度范围内，则认为通电电线2正常。当温度信号不在设定范围时，微型处理器系统44认为通电电线2处的温度不正常，存在故障等因素，微型处理器系统44通过无线通信模块43给外部接收设备发送提示信号，提示通电电线2处于非正常状态。

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，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例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 (10)

1.采用互感器供电的无线传感器系统，包括一无线传感器系统，其特征在于，还包括一互感器主体，所述互感器主体设有感应线圈，所述感应线圈输出信号的输出端通过一电源电路连接一蓄电模块；

所述无线传感器系统的电源输入端连接所述蓄电模块，通过所述蓄电模块为所述无线传感器系统提供电能；

所述无线传感器系统包括一传感器装置、一无线通信模块，所述传感器装置连接所述无线通信模块。

2.根据权利要求1所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，通有交变电流的通电电线，如市电电线、高压电线，穿过所述互感器主体的感应线圈，感应线圈感生出感生电流，通过输出端将感生电流传输给电源电路，电源电路对感生电流进行调整后传输给所述蓄电模块，进行电能存储，并且给无线传感器系统提供电能。

3.根据权利要求1所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述无线传感器系统还包括一微型处理器系统，所述传感器装置连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述无线通信模块。

4.根据权利要求1所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述互感器主体的磁芯包括两段可分合的磁芯，至少一段上缠绕有感应线圈；两段磁芯分开，通电电线扣入磁芯中，两段磁芯通过所述固定装置固定。

5.根据权利要求3所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述互感器主体的磁芯上设有一开口，所述开口处的磁芯上设有一挡头，所述挡头采用导磁材料制成；

所述挡头的一端与所述磁芯转动连接，所述挡头的另一端与所述磁芯可拆卸连接；打开所述挡头，通电电线扣入磁芯中；关闭所述挡头，使磁芯闭合，阻止通电电线掉出磁芯。

6.根据权利要求3所述的采用互感器供电的无线传感器系统，所述无线通信模块可以包括一基于手机网络架构的手机网络通信模块。

7.根据权利要求3所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述无线通信模块包括一基于zigbee架构的通信模块。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述传感器装置是温度传感器。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述传感器装置是所述互感器主体自身。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的采用互感器供电的无线传感器系统，其特征在于，所述蓄电模块与所述无线传感器系统之间设有一电源管理模块，在所述蓄电模块中的电能蓄积到一设定值后，所述电源管理模块允许所述蓄电模块向所述无线传感器系统供电。

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