CN103226029A - 光能无线传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光能无线传感器，包括模拟量采集模块、微处理器、通讯模块和为整个传感器供电的供电模块，模拟量采集模块与微处理器电连接，微处理器和通讯模块之间连接有第二开关管，第二开关管的被控端与微处理器的控制端连接，第二开关管的输入端与微处理器的电源输出端连接，第二开关管的输出端与通讯模块的电源输入端连接，微处理器与通讯模块还通过串行接口连接；供电模块包括光能板和升压模块，光能板通过升压模块连接微处理器的电源输入端。光能板可以将光能转化为电能。升压模块将电压升高至微处理器所需的值，使微处理器能够正常工作。只要有光照的地方，无论是室外还是室内，传感器都能工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感设备，尤其是涉及一种采用光能作为能源的光能无线传感器。
背景技术
针对目前无线测温技术，大部分的测温产品的电源均采用电池或CT取电模式。电池的使用存在一个使用寿命的问题，使用一段时间以后电池耗尽就需要更换电池，而且电池的漏液和爆炸都会造成安全隐患。而CT取电存在体积大、安装不便的问题，并且在超强磁场中会产生振动和发热，对电力设备产生严重的危害。
中华人民共和国国家知识产权局于2008年11月05日公开了授权公告号为CN201145943Y的专利文献，名称是温差无线红外温度传感器，其设有半导体温差发电装置、保护热电阻、红外发射管和散热装置。半导体温差发电装置由半导体温差模块加热端导热底壳和热端散热铜板组成，在散热铜板上设有散热器，相互之间由聚四氟乙烯绝缘紧固为一体。散热器顶部设有电光转换红外发射管。热保护电阻设置在散热器内部，与半导体温差模块和红外发射管相连接。此方案通过半导体温差发电装置供电，但是供电方式较为单一，在温差不大的环境下难以实现自我供电的目的，适用范围有一定的限制。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的无线传感器使用寿命受电池限制、适应面狭窄的技术问题，提供一种具有非常长久的使用寿命、可以在小温差、无振动等环境下工作的光能无线传感器。
本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种光能无线传感器，包括模拟量采集模块、微处理器、通讯模块和为整个传感器供电的供电模块，所述模拟量采集模块与所述微处理器电连接，所述微处理器和所述通讯模块之间连接有第二开关管，所述第二开关管的被控端与微处理器的控制端连接，所述第二开关管的输入端与微处理器的电源输出端连接，所述第二开关管的输出端与通讯模块的电源输入端连接，所述微处理器与通讯模块还通过串行接口连接；所述供电模块包括光能板和升压模块，所述光能板通过升压模块连接微处理器的电源输入端。
光能板可以将光能转化为电能供传感器使用。在微弱的光照下，无线传感器就能工作，实现对信号量的采集和信息传递，因此只要有光照的地方，无论是室外还是室内，传感器都能工作。在低照度光线条件下，光能板只能输出微弱的能量，电流也只有几个uA，要想将这个能量转换成系统需要的电源供给，则要经过后续的升压模块升压。
微处理器通过串口总线将要发送的数据传递给通讯模块，并通过第二开关管控制通讯模块的工作时间，在不需要发送数据的时候停止通讯模块的供电，节省能源。
本无线传感器集成度更高，使得传感器可以在一些狭小的空间内或者不改变原有物理结构的前提下工作。
作为优选，所述升压模块包括自举升压电路、充电泵和储能电容，所述自举升压电路的输入端连接光能板正极，所述自举升压电路的输出端连接储能电容的正极，所述充电泵的控制端连接自举升压电路的控制端，充电泵的另一端连接光能板的负极，所述储能电容的负极连接光能板的负极；所述储能电容的正极和负极与微处理器的电源输入端连接。
升压模块将电压升高至微处理器所需的值，使微处理器能够正常工作。
作为优选，所述升压模块和微处理器之间还串接有管理电路，所述管理电路包括电压检测芯片和第一开关管，所述电压检测芯片与储能电容并联；所述第一开关管的被控端连接电压检测芯片的控制端，所述第一开关管的输入端连接储能电容的正极，第一开关管的输出端连接微处理器的电源输入端正极。
管理电路能在储能电容能量收集未满时，将系统供电电源与后级电路完全切断，使能量收集工作在更高效的状态。
作为优选，光能无线传感器还包括LED光源，所述LED光源与市电连接，所述LED光源发出的光线经过聚光罩聚光后直射到光能板上。
在光照条件不好的情况下，通过LED光源发射光能传递给传感器，使光能板可以输出足够的电能。一个LED光源可以对应多个传感器，而无需布设电线，降低系统的复杂程度。
作为优选，所述通讯模块为射频通讯模块。本发明采用无线电数据传输技术，保证传感器与数据接收装置存在物理上的隔离。
作为优选，所述模拟量采集模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、开关量传感器中的一种或若干种。根据需要更换模拟量采集模块可以使传感器满足不同的需求。
本发明带来的实质性效果是，可以实现设备的长期运行，减少了检修带来的不便；无需电池供电；具有高效的能量收集能力，可以工作在小温差、无振动环境下；提高传感器的工作稳定性，彻底消除电源问题带来的局限性；缩小传感器的体积，使得传感器安装时更加方便；拓宽传感器的环境适应性，使其工作于更加恶劣的场所。
附图说明
图1是本发明的一种电路图；
图中：1、光能板，2、自举升压电路，3、稳压保护电路，4、电压检测芯片，5、微处理器，6、模拟量采集模块，7、通讯模块，8、LED光源。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种光能无线传感器，如图1所示，包括管理电路、LED光源8、模拟量采集模块6、微处理器5、通讯模块7和为整个传感器供电的供电模块，模拟量采集模块6与微处理器5电连接，微处理器5和通讯模块7之间连接有第二开关管T2，第二开关管T2的被控端与微处理器5的控制端连接，第二开关管T2的输入端与微处理器5的电源输出端连接，第二开关管T2的输出端与通讯模块7的电源输入端连接，微处理器5与通讯模块7还通过串行接口连接；供电模块包括光能板1和升压模块，光能板1通过升压模块连接微处理器5的电源输入端。
升压模块包括自举升压电路2、充电泵K和储能电容C，自举升压电路2的输入端连接光能板1正极，自举升压电路2的输出端连接储能电容C的正极，充电泵K的控制端连接自举升压电路2的控制端，充电泵K的另一端连接光能板1的负极，储能电容C的负极连接光能板1的负极；储能电容C的正极和负极与微处理器5的电源输入端连接。
管理电路包括电压检测芯片4和第一开关管T1，电压检测芯片4与储能电容C并联；第一开关管T1的被控端连接电压检测芯片4的控制端，第一开关管T2的输入端连接储能电容C的正极，第一开关管T1的输出端连接微处理器5的电源输入端正极。
LED光源8与市电连接， LED光源8发出的光线经过聚光罩聚光后直射到光能板1上。
通讯模块为射频通讯模块。本发明采用无线电数据传输技术，保证传感器与数据接收装置存在物理上的隔离。
模拟量采集模块6包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、开关量传感器中的一种或若干种。根据需要更换模拟量采集模块可以使传感器满足不同的需求。
本实施例采用业内流行的超低功耗MCU设计,并在程序上做电源和低功耗管理，只需很小的光照强度就能给整个系统稳定供电。
本系统采用自动调频技术，在一个范围内传感器如果检测到有同频段的其他无线设备存在，为了防止相互干扰，系统会自动调整自身的通讯信道。
数据接收装置与被测点无需任何物理连接，电气隔离更安全可靠。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了光能板、LED光源、升压模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (6)
1. 一种光能无线传感器，包括模拟量采集模块、微处理器、通讯模块和为整个传感器供电的供电模块，其特征在于，所述模拟量采集模块与所述微处理器电连接，所述微处理器和所述通讯模块之间连接有第二开关管，所述第二开关管的被控端与微处理器的控制端连接，所述第二开关管的输入端与微处理器的电源输出端连接，所述第二开关管的输出端与通讯模块的电源输入端连接，所述微处理器与通讯模块还通过串行接口连接；所述供电模块包括光能板和升压模块，所述光能板通过升压模块连接微处理器的电源输入端。
2.根据权利要求1所述的光能无线传感器，其特征在于，所述升压模块包括自举升压电路、充电泵和储能电容，所述自举升压电路的输入端连接光能板正极，所述自举升压电路的输出端连接储能电容的正极，所述充电泵的控制端连接自举升压电路的控制端，充电泵的另一端连接光能板的负极，所述储能电容的负极连接光能板的负极；所述储能电容的正极和负极与微处理器的电源输入端连接。
3.根据权利要求2所述的光能无线传感器，其特征在于，所述升压模块和微处理器之间还串接有管理电路，所述管理电路包括电压检测芯片和第一开关管，所述电压检测芯片与储能电容并联；所述第一开关管的被控端连接电压检测芯片的控制端，所述第一开关管的输入端连接储能电容的正极，第一开关管的输出端连接微处理器的电源输入端正极。
4.根据权利要求1或2或3所述的光能无线传感器，其特征在于，还包括LED光源，所述LED光源与市电连接，所述LED光源发出的光线经过聚光罩聚光后直射到光能板上。
5.根据权利要求4所述的光能无线传感器，其特征在于，所述通讯模块为射频通讯模块。
6.根据权利要求5所述的光能无线传感器，其特征在于，所述模拟量采集模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、开关量传感器中的一种或若干种。
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