CN109099957A - 具有包括电环体的电力供应模块的便携式测量系统和组件 - Google Patents

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CN109099957A CN201810600326.6A CN201810600326A CN109099957A CN 109099957 A CN109099957 A CN 109099957A CN 201810600326 A CN201810600326 A CN 201810600326A CN 109099957 A CN109099957 A CN 109099957A
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Abstract

本发明涉及一种便携式测量系统，所述便携式测量系统包括电子采集设备(1)、与所述采集设备(1)相链接的至少一个传感器(2)、以及电力供应模块。所述电力供应模块包括：至少一个电环体(4)，所述电环体被设计成安装在电气线路(7)上以便通过感应产生电流；以及电力管理设备(5)，所述电力管理设备输送稳压电流以便对所述采集设备(1)供应电力。本发明还涉及一种还包括外部数据集中器的组件。这样的系统或组件易于安装，具有潜在的无限自主性，并且特别适合在飞行器中使用。

Description

具有包括电环体的电力供应模块的便携式测量系统和组件
技术领域
本发明涉及通过便携式系统测量和采集数据的领域。这种类型的系统特别用于对设施执行一次性测量或者对诸如运输工具(例如飞行器)等移动设备执行测量。
本发明适用于许多设备，只要它们具有电流在其中流动的电气线路。本发明特别适用于航空领域，用于测量运行中的飞行器中的参数。
背景技术
便携式数据测量系统在飞行器的测试或开发阶段期间被采用，以便收集并可能分析与其操作有关的数据。这些数据可以用于例如检查飞行器的正常操作、检测异常情况、或优化特定设备的操作。由于上述原因，还可以在商业飞行期间在飞行器上采用这样的设备。
数据借助于传感器进行收集，并且可以例如是温度、压力、速度、应变或机械载荷等。
因此，现有技术中已知的数据测量系统包括一个或多个传感器、与传感器相链接的采集设备，该采集设备用于产生表示传感器测量结果的信号及信号传输、或者甚至对原始信号施加操作。
便携式测量系统的数据采集设备必须被供以电力，并且为此现有技术中已经设想了多种解决方案。最自主的设备、尤其是小型测量系统具有电池来用于它们的电力供应。然而，由于这种用于向数据测量系统供应电力的解决方案局限于具有低功耗的系统，所以它提供有限的自主性并且需要对更换电池进行管理。因此，本发明的目的是提出一种用于采集和传输在包括电气设施的设备上测量到的数据的测量系统，该测量系统可以采用多种类型的传感器、易于安装、并且提供潜在无限的电气自主性。
发明内容
为此，本发明涉及一种便携式测量系统，所述便携式测量系统包括电子采集设备、与所述采集设备相链接的至少一个传感器、以及电力供应模块。所述电力供应模块包括：至少一个电环体，所述电环体被设计成安装在电气线路上以便通过感应产生电流，所述电环体具有用于围绕所述电气线路安装所述环体而无需将所述线路的一端引入所述环体的开闭机构；以及电力管理设备，所述电力管理设备接收由所述环体产生的电力并且具有输送稳压电流的输出端，所述输出端被连接到所述采集设备以给其供应电力，并且其中，所述至少一个传感器是温度传感器、压力传感器、质量传感器、速度传感器、加速度传感器、或应变传感器。
由于测量系统由感应电流供以电力，只要将测量系统耦合到电流在其中流动的线路(或多个线路)，测量系统就具有潜在无限自主性。环绕线路安装环体不需要特定的连接器或重型设施。电力管理设备向采集设备(并且因此在适当的情况下向传感器)提供稳定的电压，这防止了该采集设备的任何故障。用感应电流的电力供应的原理也确保了电流隔离。这为系统的使用提供了很大的安全性。
所述便携式测量系统可以包括单一外壳，所述采集设备和所述电力管理设备被提供在所述单一外壳中。可替代地，所述便携式测量系统可以包括容纳所述电力管理设备的第一外壳、以及与所述第一外壳分开并容纳所述采集设备的第二外壳。
在本发明的一个变体中，所述系统具有多个环体。
每个环体可以包括感应线圈。
所述采集设备还可以具有无线发射器。
所述便携式测量系统还可以具有电力储存设备。
本发明还涉及一种组件，该组件包括根据前述权利要求之一所述的便携式测量系统、以及外部集中器，所述外部集中器被设计成接收来自所述测量系统的数据并且处理和/或保存所述数据。
本发明的另外的具体特征和优点将从下面描述中变得清楚。
附图说明
在作为非限定性实例给出的附图中：
-图1示出了本发明的第一实施例的框图；
-图2示出了本发明的第二实施例的与图1中的框图相类似的框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的便携式测量系统。该系统具有采集设备1。采集设备是构成系统核心的电子设备。采集设备允许收集数据，如果适当的话处理数据，并且传输数据。
该系统还具有一个或多个传感器2。传感器2可以被设计成测量各种参数或数据。传感器可以需要也可以不需要被供以电力以便操作。传感器可以是被动或主动(也就是说取决于对发射信号的响应来测量数据项)进行测量的。传感器可以例如是温度传感器、压力传感器、质量传感器、速度传感器、加速度传感器、应变传感器、和/或任何其他类型的已知传感器。
传感器2连接到采集设备1，并且将由传感器输出的信号供应为所述采集设备的数据输入11。例如，传感器与采集设备之间的链路是有线的。传感器可以永久地、即以固定的方式链接到采集设备，或者通过可移除连接器连接到采集设备。具体地，取决于要进行的测量，采集设备的电子设备可以被设计用于连接各种各样的传感器。电子采集设备1具有无线发射器3。发射器3使得可以根据无线连接协议发射由采集设备输出的数据。传输协议可以例如是Wi-FiTM或BluetoothTM的类型，该列表不是详尽的。Wi-FiTM表示根据IEEE 802.11标准的传输协议。可设想允许无线电链接的其他协议，如ZigBeeTM协议，例如，根据IEEE802.15.4标准。
与借助于(多个)传感器2测量到的值或信息相对应的信号因此被发射到用于处理、聚合、和/或保存所测量的参数的接收装置(未示出)。
采集设备的电力供应由电力供应模块确保，该电力供应模块包括配备有线圈的磁芯4和电磁管理设备5。
磁芯具有大致圆形的闭合形状或具有某一其他几何形状(例如矩形、正方形)的闭合形状或开放形状(例如U形)或开口形状。磁芯一般由铁氧体制成，以便通过感应从穿其而过并且其中有电流流动的电气线路中拾取功率。
电气线路7可以被引入到环体4中。电流在线路中流动允许在环体4中感应出电流。
电气线路7应理解为是适合于电流流过的一条或多条电线。线路的所述电线被选择成使得其中流动的电流的瞬时总和不为零。例如，在DC电力的情况下，环体可以安装在其中电流以相同方向流动的若干条电线上。对于三相电线，可以在每个相上安装不同的环体。电力管理设备5被配置成供应稳定的电压。该电压适应采集设备的电力供应，一般是DC电力供应。为此，电力管理设备被配置成允许实时地转换感应电流，以便产生给定的稳定电压。
因此，电力转换设备的输出端51连接到采集设备1的电力输入端12。
为了减轻配备有环体4的电气线路7中的电流变化的影响，测量系统可以在电力转换设备5或采集设备1处包括电力储备设备6。
在此示出的示例性实施例中，电力储备设备6与电力转换设备5相关联。电力储备设备6具有相对较小的容量，用于当电气线路7中流动的电流不足以使环体感应出足够的电力时在相对较短的时间上为测量系统供以电力，例如几秒或几分钟。通过电力储备设备6供应电力可以代替或补充通过感应电流供应电力。电力储备设备6可以包括可充电电池、电容器或超级电容器。充电器使得当相对于消耗有过量的感应电力可供使用时可以对电力储备设备6进行再充电，以便使得电力储备设备6可以在必要时向采集设备1供应电力。
采集设备可以具有若干个环体4。多个环体具有许多优点。首先，在系统中通过感应获得的电力可以更大。电力转换设备5使得在这种情况下可以聚合这些环体中感应出的电流。此外，通过增加环体的数量，并且通过将它们分别定位在若干个线路上，在统计学上减少了感应电流为零或不足的时间段，因为不同线路中的电流同时切断是不太可能的。
为了更容易将电气线路装配在环体4中，环体优选能够打开和闭合。具体地，环体4包括用于将所述环体围绕电气线路7安装而无需将线路的一端引入所述环体的开闭机构。例如，环体4可以是两个元件的形式，即铰接在一起的第一环体弧形件41和第二环体弧形件42。例如，与中间平面正交且位于第一环体弧形件41与第二环体弧形件42之间的接合部处的枢轴销允许环体打开，并且然后在电气线路7已经引入到环体4中之后被放回在一起。
在第一环体弧形件41与第二环体弧形件42之间的接合部43处，可以提供闭合设备。弹簧复位机构可以倾向于使得第一环体弧形件41和第二环体弧形件42保持或返回到闭合位置，也就是说形成完整的环体。换言之，环体4(或系统的电环体)可以用作被设计成在线路7上闭合以用于电流感应的夹子。具体地，环体(或环体之一)的组成部分(例如第一环体弧形件41或第二环体弧形件42)可以刚性地链接到电力管理设备，使得电力管理设备和环体形成可定位在线路上的夹子。
在图1所示的本发明的实施例中，电力供应模块(其包括电环体4和电力管理设备5)和采集设备1被提供在单一外壳8中。术语外壳应被广泛地理解，也就是说包括任何类型的机械保护或在上述元件上给予物理单元的手段，例如由塑料材料制成的壳体、刚性或柔性壳、保护包覆成型件。所述外壳的形状可以广泛地变化，只要它具有呈夹子形式的一部分即可。此构型提供了一种测量系统，除了必须适当地、与系统的其余部分独立地定位的传感器之外，该测量系统是紧凑的并且易于使用，因为它可以具有例如夹子的整体形状。
在图2所示的本发明的实施例中，电力管理设备被提供在第一外壳81中(在当前情况下，整个电力供应模块被包括在第一外壳81中)，而采集设备被包括在与第一外壳81分开的第二外壳82中。如在上述实施例中那样，术语外壳应被广泛地理解。此构型提供了一种由两个分开模块构成的测量系统，这些模块仅以有线方式连接以用于电力供应模块对采集设备的电力供应。这允许在有限体积中容易地安装电力供应模块。取决于包括借助于其在电力供应模块中感应出电力的电气线路的设备的约束，可以自由安装远离电力供应模块的采集设备。对于这种安装，还可以考虑(多个)传感器2的定位约束。对于这种安装，可以考虑另外的参数，例如来自测量系统的数据的良好无线传输。
虽然已经参照具体实施例对系统进行了描述，但是作为本发明主题的系统不限于这些实施例。例如，系统可以包括若干个采集设备。当采用属于多个传感器中的给定传感器的采集设备时，可能就是这种情况。
因此，由本发明提出的测量系统提供了潜在无限的自主性，只要它连接到电流在其中流动的一个(或多个)线路即可。系统的安装和使用是容易的，特别是在该或这些环体以夹子的方式连接的实施例中。此外，测量系统不需要任何维护(例如电池更换)来操作。
该测量系统特别适合用在飞行器中，因为飞行器的电网在其中广泛分布并且传递高电流，这些高电流可以通过感应产生足以供应多种类型的传感器和相关联的采集设备的电力。该系统的实施对飞行器及其电气架构没有影响(或影响非常有限)。具体地，由于设备拾取的功率对应于几伏特下的几毫安(或几毫瓦)，所以在线路中引起的电压下降可忽略不计。该系统既可以在试飞期间也可以在商业飞行期间使用，而不会产生任何负面影响。在测试期间，申请人发现该系统在商用飞行器的范围内允许以几伏特和几毫安进行采集设备的电力供应，这足以用于根据低传输协议来进行数据的可靠无线传输。
根据本发明的一个或多个设备还可以用在有意安装的电流回路中并且用作电源。因此该解决方案使得可以具有无限可能的安装位置和构型，并且可以独立于非特定电网中的任何波动来控制电源。

Claims (8)

1.一种便携式测量系统，包括：
-电子采集设备(1)；
-至少一个传感器(2)，所述传感器与所述采集设备(1)相链接；以及
-电力供应模块；
其特征在于，所述电力供应模块包括：
-至少一个电环体(4)，所述电环体被设计成安装在电气线路(7)上以便通过感应产生电流，所述电环体具有用于围绕所述电气线路(7)安装所述环体(4)而无需将所述线路的一端引入所述环体(4)的开闭机构，以及
-电力管理设备(5)，所述电力管理设备接收由所述环体(4)产生的电力并且具有输送稳压电流的输出端(51)，所述输出端(51)被连接到所述采集设备(1)以给其供应电力，
并且在于，所述至少一个传感器是温度传感器、压力传感器、质量传感器、速度传感器、加速度传感器、或应变传感器。
2.根据权利要求1所述的便携式测量系统，所述便携式测量系统具有容纳所述电力管理设备的第一外壳(81)、以及与所述第一外壳(81)分开并容纳所述采集设备(1)的第二外壳(82)。
3.根据权利要求1所述的便携式测量系统，所述便携式测量系统具有单一外壳(8)，所述采集设备(1)和所述电力管理设备(5)被提供在所述单一外壳中。
4.根据权利要求1至3之一所述的便携式测量系统，所述便携式测量系统具有多个环体(4)。
5.根据权利要求1至4之一所述的便携式测量系统，其特征在于，每个环体(4)包括感应线圈。
6.根据前述权利要求之一所述的便携式测量系统，其特征在于，所述采集设备还具有无线发射器。
7.根据前述权利要求之一所述的便携式测量系统，所述便携式测量系统还具有电力储存设备(6)。
8.一种组件，包括根据前述权利要求之一所述的便携式测量系统、以及外部集中器，所述外部集中器被设计成接收来自所述测量系统的数据并且处理和/或保存所述数据。
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