CN116761985A - 无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统 - Google Patents

无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116761985A
CN116761985A CN202180062722.8A CN202180062722A CN116761985A CN 116761985 A CN116761985 A CN 116761985A CN 202180062722 A CN202180062722 A CN 202180062722A CN 116761985 A CN116761985 A CN 116761985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
module
wireless sensor
circuit board
wireless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180062722.8A
Other languages
English (en)
Inventor
约翰·埃克
阿诺·克鲁格
加布里埃尔·巴赫曼
克里斯蒂安·穆西格
米夏埃尔·海德
克里斯蒂安·弗罗马德
塞巴斯蒂安·古奇
托马斯·艾弗特
克里斯蒂安·威尔
拉尔斯·哥特尔
海科·克恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weicayalishan And Weigande Europe Co ltd
Original Assignee
Weicayalishan And Weigande Europe Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weicayalishan And Weigande Europe Co ltd filed Critical Weicayalishan And Weigande Europe Co ltd
Publication of CN116761985A publication Critical patent/CN116761985A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427Housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245Housings for sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D7/00Indicating measured values
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/18Multiprotocol handlers, e.g. single devices capable of handling multiple protocols
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0086Casings, cabinets or drawers for electric apparatus portable, e.g. battery operated apparatus
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10098Components for radio transmission, e.g. radio frequency identification [RFID] tag, printed or non-printed antennas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10151Sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无线传感器模块(FSM),其包括具有至少一个包括传感器(S,S2)的传感器电路板(SP)的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头;过程接头(PA)和/或拓展的传感器接头;壳体部段,所述壳体部段容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP);具有结构支架(TT)的无线传感器单元,所述结构支架本身承载无线电路板(FP)和向所述无线电路板供应电能的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES‑K,ES‑L),其中,所述蓄能器(ES,ES1,ES2,ES‑K,ES‑L)包括彼此电气并联的电气的电池(BA)和电气的电容器(K)。本发明还涉及一种用于形成这种无线传感器模块(FSM)的模块化系统。

Description

无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统
技术领域
本发明涉及一种无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统。
背景技术
现有技术通常已知用于传输测量值的无线传感器模块。
发明内容
本发明的任务在于,说明一种新型的无线传感器模块和一种用于形成无线传感器模块的模块化系统。
按照本发明,该任务通过一种具有权利要求1中所述的特征的无线传感器模块并且通过一种具有权利要求30中所述的特征的模块化系统来解决。
本发明的可能的实施方案是从属权利要求的主题。
按照本发明的无线传感器模块尤其构造用于传输从压力、温度、流量或液位测量中获得的测量数据。无线传感器模块包括具有至少一个含传感器的传感器电路板的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头。此外,无线传感器模块包括过程接头和/或拓展的传感器接头、容纳传感器基座模块和传感器电路板的壳体部段和具有结构支架的无线传感器单元。结构支架本身承载无线电路板和向其供应电能的蓄能器,其中,蓄能器包括电气电池和电气电容器。电池和电容器并联地电气连接。
在此,电池能实现无线传感器模块在持续运行中的能量供应。并联的电容器设置用于缓冲并且承担或支持能量供应,特别是在发生电流峰值时和/或在无线传感器模块的浪涌电流阶段期间。尤其当电池在较长的休眠时间后重新运行,且在这种情况下在电池化学成分开始运转最初出现电压骤降时,电容器也支撑电池的电压。
在无线传感器模块的一种可能的实施方式中,电池由锂电池组成,这种锂电池尤其基于锂-亚硫酰氯工作。此外,电容器构造为混合层电容器,其包括电极和/或基于锂插层化合物的电池结构。
这种结构能使原子、离子或小分子在层状晶体的晶格平面之间进行插层。在此,这样构造的电池和这样构造的电容器具有低内阻并且可以提供高电流脉冲。代替纯亚硫酰氯结构(SOCl2),该结构也可以在其他优化的混合物中使用,比如作为硫酰氯(SO2Cl2)与亚硫酰氯和锂(Li)的组合。
例如,锂电池的特点在于,质量分数为10%至30%的钴镍锂氧化物和10%至20%的石墨或碳(C6)以及15%至50%的上述亚硫酰氯锂。锂电池的电解质例如主要包括四氯铝酸锂在亚硫酰氯中的溶液。根据电化学反应,亚硫酰氯也是一种活性去极化剂。因此,该电解质通常被称为阴极或液体阴极。阴极例如由带有特氟隆粘合剂的高孔乙炔碳黑制成。其余的部件是镀镍的钢触点和一个壳体。这些构件例如总共具有17克至20克的质量。在3伏至4伏的电压下,额定功率例如为2.2Ah至3.0Ah。
根据周期,锂电池的平均连续放电电流例如约为100mA,所以与电容器组合以缓冲短时电流峰值是优化的补充方案。
电容器的脉冲电流能力例如可达0.5安培或0.75安培或1安培,而质量仅为3.0克至5.0克。在3伏至4伏的电压下,额定功率例如为0.05Wh至0.10Wh。为此,结构方面是混合层电容器的类型。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,插层连接螺旋式卷绕以改善性能。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,电池的容量为5Wh至15Wh并且电容器的电容为90Ws至220Ws。这样的数值被证实尤其适用于在无线传感器模块中使用。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,电容器能由电池进行电充电,尤其在正常运行期间,从而电容器始终被充电以用于缓冲。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,蓄能器和无线电路板彼此交错地布置在无线传感器单元中。这能实现蓄能器和无线电路板的紧凑的布置方式。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,在无线传感器单元的轴向表面平面和蓄能器的轴向表面平面之间形成的交错角大于零度,从而所述轴向表面平面的延长部分在外部交叉。这能实现蓄能器和无线电路板的特别紧凑的布置方式。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,所述轴向表面平面至少基本上垂直于壳体部段的中心的轴线延伸或蓄能器和无线电路板这样相对于彼此布置,使得它们的轴向表面平面平行延伸。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,蓄能器和无线电路板相对于无线传感器模块的中心的轴线偏心地布置或者蓄能器和无线电路板沿无线传感器单元的中心的轴线布置。由此可以实现更好的空间利用。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线电路板具有上部段和下部段,其中,在上部段中,天线安装在无线电路板上,并且在天线下方设置有与蓄能器耦合的插塞连接器。这能实现天线和插塞连接器的节省结构空间的布置方式以及无线电路板的简单的耦合。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线传感器单元包括壳体盖,其与结构支架或设置在传感器基座模块与无线传感器单元之间的中间环机械耦合,所述壳体盖尤其密封地包围蓄能器和无线电路板并且因此避免外部影响。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,在壳体盖和结构支架之间或者在壳体盖和中间环之间设置有O型圈,其能实现廉价且可靠的密封。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,壳体盖和结构支架或者壳体盖和中间环具有用于形成卡口锁的锁定元件。卡口锁能实现易于建立的、稳定的且易于拆卸的连接。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,壳体盖具有内部的止挡和/或内部的台阶,其中,借助所述止挡和/或台阶轴向固定蓄能器。备选地或附加地,蓄能器借助至少一个弹簧元件固定或者以缓冲振动的方式支承。这能实现蓄能器的简单和可靠的支承和固定以及保护其免受冲击。
在无线传感器模块的另一种可靠的实施方案中,壳体盖由塑料制成并且因此特别轻、能低成本使用且不影响无线通信。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,容纳传感器基座模块和传感器电板的壳体部段由不锈钢制成。由此得到高的机械稳定性以及对过程介质和环境影响的化学耐性。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,壳体盖和壳体部段通过结构支架或中间环并且由此特别简单地彼此连接且不需要额外构件。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,结构支架具有用于蓄能器和无线电路板的模制的容纳部,其中,所述容纳部尤其均构造为引导部段,所述引导部段局部包围蓄能器和无线电路板和/或以U型和/或圆形部段支承它们。这能实现蓄能器和无线电路板的能简单实现且可靠的固定,无需额外的固定元件。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,结构支架构造为能通用的印刷电路板支架,其中,内部的容纳部或内部的通道与不同的电路板几何形状和/或不同类型的蓄能器组合并且利用不同的壳体盖从外部封闭、密封并且在更换蓄能器的情况下可以再次打开。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,提供了一种金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器,其相应地构造用于激活传感器基座模块。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,传感器基座模块在激活的状态下处理由传感器采集的至少一个测量值,并且金属氧化物半导体场效应晶体管或者微控制器构造用于在处理测量值之后、尤其在50ms至500ms、尤其200ms之后停用传感器基座模块。因此,可以减少无线传感器模块的能量消耗。
这能实现为了请求测量值通过中断唤醒传感器基座模块或者通过开关元件在特定时间接通传感器基座模块。根据选择,这可以循环进行。请求测量值的时钟在此能由用户在外部设置,尤其通过无线接口利用App在移动终端设备上设置,或者通过另一种接口、例如使用UART或I2C协议的通用的无线传感器接口设置。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,金属氧化物半导体场效应晶体管和微控制器构造用于使传感器基座模块利用所述至少一个传感器和/或利用用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头保持在待机模式中并且因此进一步减少能量消耗。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器能实现在通过中断请求测量值时利用至少一个传感器和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头从待机模式激活传感器基座模块。因此,传感器基座模块可以在最大的时间内在待机模式下以低能量消耗运行,并且只有在需要采集和传输测量值时才在最小的时间内主动运行。这能实现无线传感器模块的特别低能量的运行方式。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,传感器基座模块和所述至少一个相应的传感器在待机模式下的电流消耗小于1μA。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,传感器是压电传感器、厚膜陶瓷传感器、薄膜传感器、热流传感器或光学液位传感器。这类传感器尤其可靠地采集相应的测量值。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线电路板包括用于以至少两种不同的无线标准传输数据的传输单元,其中,无线标准例如包括蓝牙和/或无线HART和/或基于啁啾扩频调制技术的专有传输方法。备选地或附加地,无线电路板包括至少一个芯片天线。这能实现传输数据至可能具有不同无线标准的其他设备。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线电路板在构造用于按照蓝牙标准或无线HART进行传输时,构造为比第二种可能的无线电路板小,尤其是在空间延伸方向上更短。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线电路板构造用于按照所谓的Lora标准进行传输,其中,无线电路板在此具有更大的尺寸并且为了传输访问印刷电路板天线。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线电路板构造用于按照所谓的Lora标准和蓝牙标准进行传输。在此,无线电路板比在单一构造用于根据蓝牙标准进行传输的情况下长。在此现有的固定几何形状的特点尤其在于,无论无线电路板的长度,电路板都固定在相同的容纳部中,并且不仅使用了用于根据Lora标准进行传输的印刷天线,也使用了用于根据蓝牙标准进行传输的芯片内部天线。
为了能实现在无线传感器模块与自身的传感器和/或无线传感器模块外部的传感器之间的简单通信,在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线传感器单元包括至少一个通信接口,其构造用于与传感器和/或至少一个无线传感器模块外部的传感器进行数据传输。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线传感器单元包括具有电触点的电气的模块耦合部段并且传感器基座模块包括具有电触点的电气的模块耦合部段。在此,这些触点能实现传感器信号的传输和能量的传输。此外,无线传感器单元和传感器基座模块的模块耦合部段的电触点的耦合方向与无线传感器单元的无线电路板和蓄能器的装配方向同向。因此,可以在装配无线电路板和蓄能器期间以简单的方式耦合这些电触点。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,过程接头的或拓展的传感器接头的开口与电气的模块耦合部段的耦合方向同向,由此得出无线传感器模块及其组件的简单装配。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,至少一个所述模块耦合部段具有尤其紧固在无线传感器单元上的永久的固定环。固定环能实现对模块耦合部段的连接的固定,其中,通过防丢失的布置方式能够使模块耦合部段被简单操作。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,两个模块耦合部段具有互补的锁定元件,以用于形成用于共同连接的卡口锁。卡口锁能实现无线传感器单元与传感器基座模块之间的易于建立的、稳定的且易于拆卸的连接。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,两个模块耦合部段具有互补的螺纹,尤其是M12螺纹,用于形成用于共同连接的卡口锁,其中,所述螺纹能实现特别可靠的连接。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,其中一个模块耦合部段的电触点构造为插座触点并且另一个模块耦合部段的电触点构造为与插座触点互补的销状触点。这能实现简单、可靠、坚固且耐用的连接。
在此,模块耦合部段例如形成用于无线传感器单元和传感器基座模块的固定的耦合连接器,从而不需要其他的紧固装置。耦合连接器在此例如这样构造,使得在无线传感器单元上仅装配电气插座触点,而在传感器基座模块上装配坚固耐用的销状触点。耦合连接器例如仅具有4至5个触点。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,耦合连接器包括电线,从而无线传感器单元可远离传感器基座单元,被放置在存在改进的发送和接收条件的位置。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,过程接头构造用于使无线传感器模块仅机械地定位和保持在互补的接头上。因此,不需要额外的定位和保持器件。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线传感器模块包括采集单元,其构造用于通过比较可移动终端设备的实际位置与数据库中的位置数据的方式,通过先前存储在数据库中的位置数据采集可移动终端设备对无线传感器的位置接近。这导致当接近无线传感器模块时,例如当减少到某一局部空间和/或活动半径时,可以通过移动终端设备输出信息。所述信息和无线传感器的测量值在这里不仅可以通过局部接近、减少到某一距离来触发,而且,如果在测量时超过了阈值,则可以通过存储在移动终端设备和/或无线传感器模块中的阈值来触发。
在这种情况下,这种接近也可以通过基于卫星的定位系统借助移动终端设备来确定,其中,至少一个无线传感器的一个或多个位置在配置时初步确定并且在配置期间由相关联的移动终端设备存储到数据库中以用于对无线传感器的位置评估。尤其也可以按需求使应请求的可用的活动半径内的所有设备执行对这样的数据库的比较,无需每个无线传感器具有自身的基于卫星的定位系统。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,无线传感器模块通过第一连接协议与接收站连接以用于评估和显示测量值并且通过第二连接协议与用户的移动终端设备连接。移动终端设备尤其包括定位系统和语音接口,用户也可以通过该语音接口通过语音和听写服务要求测量值。在这种情况下,当接近无线传感器单元时,即使减少到某一局部空间或活动半径,也可以通过可用的设备输出信息。为此,与移动终端设备的通信通过第二协议、尤其通过移动网络、互联网或GSM服务进行。而第一协议例如也可以以所谓的JSON文件(JSON=JavaScript Object Notation,JS对象简谱)的形式实现为https推送服务。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,传感器基座模块形成下部的传感器模块并且无线传感器单元形成上部的传感器模块。在无线电路板和传感器电路板之间设置有EMV电路板(电磁兼容电路板),其中,在下部的传感器模块和上部的传感器模块之间构造的所有电气连接都通过该EMV电路板引导。在此,“下部的传感器模块”、“上部的传感器模块”、“下部”和“上部”的概念分别参照无线传感器模块的通常预期用途或者参照所示附图。当然,在实际应用中,也可能出现无线传感器模块的“架空”安装或者其他安装方向,其中,上部和下部可能是不同的。在一种可能的实施方案中,“下部”的概念理解为无线传感器的设置有用于过程介质或外部的插塞连接的接头的一侧。在此,EMV电路板以简单的方式形成在相应的上部的传感器模块和下部的传感器模块之间的耦合面。此外,EMV电路板在一电路板上结合了所有用于调节电磁兼容性的器件,该电路板可以相应地作为下级的标准构件而总是相同地构造。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,在传感器电路板、无线电路板和EMV电路板之间的所有电气连接通过牢固固定在传感器电路板、无线电路板和EMV电路板的印刷电路板上的插塞连接器实施,并且EMV电路板形成在无线传感器单元和传感器基座模块之间的密封部段。插塞连接器的构造能实现传感器电路板、无线电路板和EMV电路板的简单的电气连接。通过EMV电路板形成密封的部段能实现无线传感器单元和传感器基座模块之间的简单密封,无需额外的密封元件。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,插塞连接器构造在至少一个至少六极的连接器插头中,并且提供UART协议或I2C协议作为内部数据协议。这样的结构能简单且低成本地实现。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,EMV电路板密封地与下部的传感器模块的壳体的一部分或者结构支架或者中间环连接,和/或EMV电路板密封地在壳体、结构支架或中间环中被引导。这种实施方案能特别简单地实现无线传感器单元和传感器基座模块之间的密封,无需额外的密封元件并且能实现在装配和拆卸无线传感器模块时对所有组件的简单操作。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,EMV电路板为了实现简单且可靠的耦合而与无线传感器单元的模块耦合部段耦合,和/或EMV电路板借助插塞连接与传感器电路板耦合。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,拓展的传感器接头构造用于与无线传感器模块外部的传感器耦合。在此可以省略无线传感器模块自身的过程接头。
在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中,设有智能的和/或可配置的软件,它可以根据调度室、路由器或用户的期望和/或要求或者根据蓄能器的充电状态来控制发送传感器数据的时钟。同时,可以通过传授、默认或从程序库中选择来存储和执行特定的运行模式。
按照本发明的用于形成先前提到的无线传感器模块的模块化系统包括具有至少一个包括传感器的传感器电路板的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头。模块化系统还包括过程接头和/或拓展的传感器接头、容纳传感器基座模块和传感器电路板的壳体部段和至少一个具有结构支架的无线传感器单元。结构支架构造用于容纳不同尺寸的无线电路板和不同尺寸的设置用于为无线电路板供电的蓄能器,并且包括紧固结构,这些紧固结构构造用于无损地装配和拆卸无线电路板和蓄能器。此外,模块化系统包括多个不同的无线电路板和多个尺寸不同的蓄能器,这些蓄能器尤其分别包括彼此电气并联的电池和电容器。模块化系统额外包括不同大小的壳体盖,这些壳体盖能分别与各一个结构支架机械耦合,其中,壳体盖的从用于与结构支架耦合的结构的耦合处出发至对置的端部的相应长度对应于蓄能器的不同尺寸和/或不同无线电路板的不同尺寸。
模块化系统能实现无线传感器模块的模块式结构,其允许不同的无线组件、传感器单元或传感器元件与不同的蓄能器耦合。在此,蓄能器可以容纳在不同大小的结构支架和适配的壳体盖中,而不需要为此发生结构上的改变。
此外,模块化系统允许无线传感器单元通过接口可选地与无线传感器模块内部的传感器、无线传感器模块外部的传感器或蓄能器连接。
此外,模块化系统使得传感器基座模块能与不同的无线传感器单元组合。因此,一方面可以构造具有压力、温度、流量或液位传感器的下部的传感器基座模块。另一方面,也可以在无线传感器单元上增加一个传感器基座模块,它作为传感器信号处理模块起作用并且能通过不同的协议(例如具有4mA至20mA的电流的协议、所谓的HART协议、Profibus协议或者任何其他协议)利用电线耦合到另一个无线传感器模块外部的传感器上。
这种模块化的方案使得各种现有的传感器可以利用各种传感器技术与无线传感器单元耦合。
这种模块化尤其通过无线传感器单元与传感器基座模块之间的与测量参量无关的传感器接口实现或者说在传感器信号处理模块方面实现。
可拓展的能源供应概念通过针对在电池通道或电池容纳部的轴线上具有不同长度的不同蓄能器而不同设置的结构空间,除了可拓展的能源供应概念的可能性之外,还设有关于所使用的无线标准的模块化。在此,可以使用不同的无线电路板并且利用插塞连接器连接,其中,无线电路板尤其分别具有相同的印刷电路板几何形状和连接可能性并且尤其仅在一条轴线上(即例如在它们的纵向变形上)是不同的。
因此,借助所述模块化系统,首次有可能在一个平台的基础上将不同的蓄能器与不同的无线电路板和无线标准结合在一个无线传感器单元中,该无线传感器单元又与不同类型或测量参量的传感器基座模块或者带有现有的标准传感器的传感器基座模块组合。
附图说明
本发明的可能的实施例随后借助附图详细阐述。
在此:
图1示意性示出根据现有技术的带集成天线的无线传感器;
图2示意性示出根据现有技术的带安装的天线的无线传感器;
图3A示意性示出无线传感器模块的剖视图;
图3B示意性示出图3A的无线传感器模块的另一剖视图;
图4A示意性示出无线传感器模块的剖视图;
图4B示意性示出图4A的无线传感器模块的另一剖视图;
图5示意性示出无线传感器模块的剖视图;
图6A示意性示出在第一配置中的部分拆卸的无线传感器的透视图;
图6B示意性示出在第二配置中的部分拆卸的无线传感器的透视图;
图7以剖面示意性示出具有构造不同的下部的传感器模块的无线传感器模块的分解图;
图8示意性示出拆卸的无线传感器模块的剖视图,该无线传感器模块具有用于连接上部的传感器模块和下部的传感器模块的耦合连接器;
图9A示意性示出在一种应用环境中的无线传感器模块,以及
图9B示意性示出在另一种应用环境中的无线传感器模块。
相对应的部件在所有附图中都设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出根据现有技术的无线传感器FS的可能的实施例。
该无线传感器FS包括与无线电路板FP耦合的集成天线A和传感器S,该传感器配设有传感器电路板SP。天线A在这里作为部件集成到壳体盖KG中。
传感器电路板SP可以通过天线A发送传感器数据,并且为此从单电池蓄能器ES(例如蓄电池或电池)采集电能。除了发送之外,传感器电路板SP构造用于评估和处理借助传感器S采集的传感器数据。
图2示出根据现有技术的无线传感器FS的另一种可能的实施例。
与图1中所示的实施例不同,天线A在外部安装到壳体盖KG上。
在图3A中示出按照本发明的无线传感器模块FSM的一种可能的实施例的剖视图。
无线传感器模块FSM包括上部的传感器模块OSM和与其耦合的下部的传感器模块USM。
在示出的实施例中,构造为压力或温度传感器的传感器S分配给一个传感器电路板SP,两者都设置在下部的传感器模块USM中。
传感器电路板SP通过EMV电路板EMV与无线电路板FP连接并且形成上部的传感器模块OSM和下部的传感器模块USM之间的接口。
在上部的传感器模块OSM中,构造为无线天线的天线A“板载”地设置在无线电路板FP上。
如图4A中更详细示出的那样,无线电路板FP和传感器电路板SP与蓄能器ES耦合以便供能,该蓄能器包括构造为蓄电池的电池BA和电容器K。壳体盖KG在此密封地包围蓄能器ES和无线电路板FP,即至少基本上包围上部的传感器模块OSM。
图3B示出无线传感器模块FSM在图3A的平面SA中的另一个剖视图,该图表明了电池BA和电容器K相对于无线电路板的位置布置。
电池BA和电容器K都容纳在无线传感器单元中的上部的传感器模块OSM内部并且被图4A中更详细示出的结构支架TT或支架部件以预定的方位相互保持。结构支架TT在此构造用于容纳一个或多个无线电路板FP,即无线印刷电路板。
为了紧凑地布置,无线电路板FP的电路板平面的轴线G1与由电池BA和电容器K组成的组合蓄能器ES的中间平面的轴线G2彼此交叉,在两个平面的交点SCP处,两者尤其具有5°至35°或者10°至60°的角度α。
电池BA和电容器K在此尤其彼此并联地电气连接。通过所示出的内部的布置的设计,不同的电路板几何形状和不同的电池类型能彼此组合,如在随后的实施方式中详细说明的那样。
在图4A中示出按照本发明的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的剖视图,尤其是按照图3A和图3B的无线传感器模块FSM的详细的原理图。
在此,无线传感器单元作为上部的传感器模块OSM设置在下部的传感器模块USM上。
在这里,传感器S也与传感器电路板SP耦合并且设置在下部的传感器模块USM中,以便评估和放大传感器数据。
传感器S被接收器底座AUT包围,该接收器底座尤其以密封的方式容纳传感器S和传感器电路板SP。接收器底座AUT建立了与下部过程接头PA的连接,在该过程接头上模制有螺纹。
此外,接收器底座AUT在其外侧提供设备连接面GA,用户借助工具将接收器底座AUT在设备连接面处连接至某一过程,并且尤其可以密封地紧固。
例如,接收器底座AUT构造为盆状并且如在该实施例中所示,包括过程接头PA。该过程接头焊接或者模制到接收器底座AUT上。在未详细示出的实施例中,过程接头不是接收器底座AUT的组成部分。
上部的传感器模块OSM包括结构支架TT或者支架部件,其容纳了包括电池BA和电容器K的蓄能器以及具有集成的天线A的无线电路板FP。
电池BA和电容器K通过插塞连接器SV1连接到无线电路板FP上并且按需求为上部的传感器模块OSM的所有电路板提供电能。
弹簧元件FE通过弹性预紧力将电池BA和电容器K固定在结构支架TT中并且为蓄能器缓冲外部作用的振动。
无线电路板FP具有天线A,它构造为集成的导体电路或者构造为“板载”装配的构件。
无线电路板FP通过第二插塞连接器SV2与EMV电路板EMV耦合,该EMV电路板形成上部的传感器模块OSM与下部的传感器模块USM之间的接口。
EMV电路板EMV通过另一个插塞连接器SV3与传感器电路板SP耦合。电插塞连接器SV3在此不仅传输传感器数据而且传输能量,但是也这样设计具有多个销状触点,从而可以耦合其他下部的传感器模块USM。
所述插塞连接器SV3尤其这样构造,使得在该位置上可以提供通用的无线发送连接UFSV。
在此产生的接口的特征也尤其在于:在该位置上连接的传感器S或传感器电路板SP在时间窗口内被短暂接通,以便单次查询测量值。这例如可以在无线电路板FP的要求和操控下通过由MOSFET接通电流或者通过某一初值来实现。由此,下部的传感器模块USM的接通和断开可以根据预定的时间或时钟实现,这些时间或时钟在软件或存储器中确定或者由用户配置,特别是通过移动通信设备的无线控制配置。
这例如可以通过蓝牙无线标准经由App完成,或者也可以通过另一种无线协议(比如所谓的MIOTY协议或LORAWAN协议)的远程访问来完成。在这种情况下,无线电路板FP上的集成光源、例如发光二极管LED向用户提供当前的状态。所述光源例如能通过壳体盖KG中的开口OE看到。
壳体盖KG通过卡口锁BJ被引导到结构支架TT上并且不需要工具就能取下。此外,壳体盖KG在内部具有止挡AS,用以轴向引导和限制蓄能器ES,其中,止挡AS也可以构造为塑料部件上的模制台阶。
壳体盖KG还通过O型圈OR相对于置中的中间环ZR密封,该中间环密封地容纳EMV电路板EMV并且以焊接连接SW环绕地密封地紧固在接收器底座AUT上。
图4B示出无线传感器模块FSM的另一剖视图,该剖视图表明蓄能器ES在结构支架TT中的布置方式。
在此主要示出结构支架TT,其容纳电池BA、电容器K和无线电路板FP。在此,电池BA和无线电路板FP都能通过模制的导向肋AN在壳体盖KG中进行更换引导。
如3B已经示出的那样,为了更紧凑地布置,无线电路板FP的电路板平面的与由电池BA和电容器K组成的组合蓄能器ES的中间的平面的轴线G1、G2在这里也彼此交叉,并且两个平面或者平面的轴线G1、G2的交点SCP尤其具有5°至35°或者10°至60°的角度αa。
两个平面的交点SCP在此尤其处于壳体盖KG外部。电池BA和电容器K在此尤其通过集成电路连接,该集成电路在过热或过载的情况下自动与无线电路板FP电气断开。
图5中示出按照本发明的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的剖视图。
中间环ZR作为下部的传感器模块USM和上部的传感器模块OSM之间的接口,在这里也容纳EMV电路板EMV,其中,中间环ZR可选地固定地与结构支架TT或接收器底座AUT连接。
壳体盖GK可以在沿方向(1)转动之后取下。之后,可以将无线电路板FP沿方向(2)或者将短的蓄能器ES-K沿方向(3)(即竖直向上)从结构支架TT的长腔取出或更换。以这种方式和方法不仅可以更换蓄能器ES-K,也可以更换无线电路板FP。
因为在这种情况下,不同的无线电路板FP是可能的,所以以这种方式也可以简单地改变无线标准或传输类型。这尤其被设置在EMV电路板EMV上的第二插塞连接器SV2的垂直构造支持。
在此,弹簧元件FE也将蓄能器ES以缓冲振动的方式固定和/或支承在上部的传感器模块OSM内部,而与蓄能器的长度无关。
用虚线示出具有更大、亦即尤其更长的蓄能器ES-L的另一种装配。同样地,使用带有天线A的较长的无线电路板FP被虚线地表示并且表示为一种选择。
在此,根据蓄能器ES、ES-K、ES-L的构造,可以装配不同的壳体盖GK,这些壳体盖的特点尤其在于不同的长度,它们在无线传感器模块FSM的延伸方向上、即例如与过程接头PA相反的延伸方向上以不同的高度彼此区分。
在其他方面,所示的无线传感器模块FSM的结构尤其对应于图4A和图4B中示出的实施例。
图6A示出按照本发明的部分拆卸的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的透视图,该无线传感器模块为第一配置,亦即尤其第一种装配变型方案。
结构支架TT在此装配有短小的蓄能器ES-K,其以结构高度B1从结构支架TT伸出。
无线电路板FP设置成短的型号,以高度FP1伸出于结构支架TT,其中,插塞连接器SV1在上部的传感器模块OSM中相对于结构支架TT或者相对于中间环ZR在高度(X)上定向。
在结构支架TT上模制有卡口轨道BJB,壳体盖KG的凸起BN在套装时嵌入该卡口轨道中并且可以通过转动锁止。
在其他方面,所示的无线传感器模块FSM的结构尤其对应于图4A和图4B中示出的实施例。
图6B示出按照本发明的部分拆卸的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的透视图,该无线传感器模块为第二配置,亦即尤其第二种装配变型方案。
结构支架TT在此装配有较大较长的蓄能器ES-L,其以结构高度B2从结构支架TT伸出。在此,结构高度B2大于无线传感器模块FSM的图6A中示出的实施例的结构高度B1。
无线电路板FP设置成较长的型号,以高度FP2伸出于结构支架TT,其中,插塞连接器SV1在这里也如图6A中示出的实施例那样在上部的传感器模块OSM中相对于结构支架TT或者相对于中间环ZR在相同的高度(X)上定向。
在所有配置中,插塞连接器SV1因此尤其相对于蓄能器ES、ES-K、ES-L在相同的高度(X)上定向,以便能在不需要延长或缩短电线的情况下实现所有组合。
在其他方面,所示的无线传感器模块FSM的结构尤其对应于图4A和图4B中示出的实施例。
图7示出按照本发明的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的分解图,其具有构造不同的下部的传感器模块USM,在作为平台视图的剖面中连同可能的耦合部一起示出。
上部的传感器模块OSM在此包括壳体盖KG,其容纳无线电路板FP和蓄能器ES。
对此,密封地支承在中间环ZR中的EMV电路板EMV通过通用的无线发送连接UFSV2耦合。中间环ZR同样相对于壳体盖KG密封地封闭。
作为上部的传感器模块OSM的终端,EMV电路板EMV具有通用的无线发送连接UFSV3,由此通过无线发送连接能耦合和驱动多个不同的下部的传感器模块USM1、USM2、USM3。
这包括例如已经在图5中示出的下部的传感器模块USM1,其具有集成的传感器S,该传感器耦合在过程接头PA上并且与相关联的传感器电路板SP一起设置在接收器底座AUT中。
然而也可能的是,另一种具有电路板PL2的下部的传感器模块USM2设置在接收器底座AUT2中,其中,代替向下的过程接头PA,一插塞连接器SV4与电路板PL2耦合。插塞连接器SV4提供了一个接口,通过该接口,能通过电线KA连接一传统的传感器S2。
在此,传感器S2可以构造为压力传感器或另一种传感器,其能根据4mA至20mA的标准或所谓的HART或Profibus标准运行。传感器S2也可以是能通过另一种传感器协议应答的。此外,传感器S2可以通过中断(Interrupt)应答或者通过MOSFET顺序应答和接通。
也可能的是,另一种具有在接收器底座AUT3中的电路板PL3的下部的传感器模块USM3设置在上部的传感器模块OSM上,其中,除了传统的传感器S3之外,在向下定向的插塞连接器SV4上通过Y型电线YK也能连接作为另一种外部蓄能器PB的移动电源。上部的传感器模块OSM可以以这种方式和方法利用更多能量更长时间地发送和/或以更短间隔发送测量数据。
在其他方面,所示的无线传感器模块FSM的结构尤其对应于图4A和图4B中示出的实施例。
图8中示出了按照本发明的拆卸的无线传感器模块FSM的另一种可能的实施例的剖视图,其具有耦合连接器KV1,用于连接上部的传感器模块OSM和下部的传感器模块USM,该无线传感器模块还包括传感器S和传感器电路板SP。
在此,除了耦合连接器KV1之外,该实施例中的无线传感器模块FSM包括过程P处的通用的无线发送连接UFSV3作为电气的模块耦合部段。
为此,上部的传感器模块OSM和下部的传感器模块USM尤其彼此通过固定的耦合连接器KV1连接,其包括上部的传感器模块OSM侧的销状触点ST和下部的传感器模块USM侧的插座触点BU,其中,下部的传感器模块USM利用其过程接头PA装配在过程P上,从而不需要其他紧固装置。
无线发送连接UFSV3尤其这样构造,使得在上部的传感器模块OSM上仅装配镀锡的电气插座触点BU,而在下部的传感器模块USM上装配圆形的、坚固耐用的销状触点ST。
此外,耦合连接器KV1尤其仅具有四个、最多五个触点,并且因此相当紧凑地构建并且具有带螺纹G1A的永久的固定环SOSI,其例如构造为M12螺纹并且装配在上部的传感器模块OSM的插座连接器上。
上部的螺纹G1A在此与下部的传感器模块USM的插接部段STA上的螺纹G2A啮合。
可选地,上部的传感器模块OSM和下部的传感器模块USM也可以在中间的模块接口处分离并且利用带电线的耦合连接器KV连接,从而上部的传感器模块OSM可以被放置在一个存在改进的发送和接收条件的位置。耦合连接器KV尤其仅具有四个、最多五个触点并且具有带螺纹G2B的永久的固定环SOSI,该螺纹构造为M12螺纹并且构造用于紧固在下部的传感器模块USM的插接部段STA的螺纹G2A上。此外,耦合连接器KV具有带螺纹G1B的上部的插接部段STA1,该插接部段构造用于紧固在上部的传感器模块OSM的螺纹G1A上。
特别是,用户有可能通过拆卸壳体盖KG1,将蓄能器ES1换成另一个蓄能器ES2,尤其换成另一个电池BA。该蓄能器在此也可以具有额外电容ZK并且因此结构更长。
此外,可以更换无线电路板FP并且由此也可以更换无线标准,而不改变测量位置、上部的传感器模块OSM或者连同下部的传感器模块USM在内的整个无线传感器模块FSM或者从过程P脱离。
图9A示出按照本发明的无线传感器模块FSM在应用环境中使用两个连接协议P1、P2来传输测量值或进行通信的可能的实施例。
在此,上部的传感器模块OSM通过第一连接协议P1与接收站GW1连接,用于在终端TM上评估和显示测量值。由此形成通信路径UP1。此外,上部的传感器模块OSM通过第二连接协议P2与用户US的移动终端设备MBT连接。由此形成另一个通信路径UP2。
移动终端设备MBT具有定位系统和语音接口,用户US例如可以通过该语音接口通过语音和听写服务要求测量值。
在这种情况下,当接近无线传感器FS时,即使减少到某一局部空间或活动半径,也可以通过可用的设备输出信息。
为此,与移动终端设备MBT的通信通过第二协议P2、尤其通过移动网络或者互联网IN或者通过GSM服务利用第二接收站GW2和/或数据库DB进行。第一连接协议P1例如也可以以所谓的JSON文件的形式作为所谓的Https推送服务实现。
因此,形成通信路径UP1、UP2,通过所述通信路径、尤其通过不同的传输类型将传感器数据冗余地发送给不同的接收器。
图9B示出了按照本发明的无线传感器模块FSM在建筑物G中的另一种应用环境中的可能的实施例。
信息和无线传感器FS的测量值在这里一方面可以通过局部接近和/或距离减少来触发,并且另一方面,如果在测量时超过了阈值,可以通过存储在无线传感器FSM中的阈值来触发。
在这种情况下,移动终端设备MBT对无线传感器模块FSM的接近也可以通过基于卫星的定位系统GPS实现,其中,无线传感器FS或传感器S的一个或多个位置在配置时初步确定并且在配置期间由相关联的移动终端设备MBT确定并且存储到数据库DB中以用于对无线传感器FS或传感器S的位置评估。因此,尤其可以按需求使应请求的可用的活动半径内的所有设备执行对这样的数据库DB的比较,无需每个无线传感器FS具有自身的基于卫星的定位系统GPS。
本发明不局限于前文详述的实施例。它可以在随后的权利要求书的范围内进行修改。同样地,从属权利要求的各个方面可以相互组合。
附图标记列表
(1)方向
(2)方向
(3)方向
(x)高度
A 天线
AN 导向肋
AS 止挡
AUT 接收器底座
B1,B2 结构高度
BA 电池
BJ 卡口锁
BJB 卡口轨道
BN 凸起
BU 插座触点
DB 数据库
EMV EMV电路板
ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L 蓄能器
FE 弹簧元件
FP 无线电路板
FP1,FP2 高度
FS 无线传感器
FSM 无线传感器模块
G 建筑物
Gl,G2 轴线
G1A,G2A,G1B,G2B 螺纹
GA 设备连接面
GPS 基于卫星的定位系统
GW1,GW2 接收站
IN 互联网
K 电容器
KA 电线
KV,KV 1耦合连接器
KG,KG1壳体盖
MBT 移动终端设备
OE 开口
OR O型圈
OSM 上部的传感器模块
P 过程
PI,P2连接协议
PA 过程接头
PB 外部的蓄能器
PL2,PL3电路板
S,S2传感器
SA 平面
SCP 交点
SOSI 固定环
SP 传感器电路板
ST 销状触点
STA,STA1插接部段
SV1 bis SV4插塞连接器
SW 焊接连接
TM 终端
TT 结构支架
UFSV,UFSV2,UFSV3通用的无线发送连接
UP1,UP2通信路径
US用户
USM,USM1,USM2,USM3下部的传感器模块
YK Y型电线
ZK 额外电容
ZR 中间环
α 角度

Claims (30)

1.无线传感器模块(FSM),尤其用于传输从压力、温度、流量或液位测量中获得的测量数据,所述无线传感器模块包括:
-具有至少一个包括传感器(S、S2)的传感器电路板(SP)的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头;
-过程接头(PA)和/或拓展的传感器接头;
-壳体部段,所述壳体部段容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP);和
-具有结构支架(TT)的无线传感器单元,所述结构支架本身承载无线电路板(FP)和向所述无线电路板供应电能的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L),其中,所述蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)包括彼此电气并联的电气的电池(BA)和电气的电容器(K)。
2.根据权利要求1所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-电池(BA)由锂电池组成,这种锂电池尤其基于锂-亚硫酰氯工作,并且
-电容器(K)构造为混合层电容器,所述混合层电容器包括电极和/或基于锂插层化合物的电池结构。
3.根据权利要求1或2所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-电池(BA)的容量为5Wh至15Wh,并且
-电容器(K)的电容为90Ws至220Ws。
4.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,所述电容器(K)能由电池(BA)充电。
5.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)彼此交错地布置在无线传感器单元中,
-在无线传感器单元的轴向表面平面和蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)的轴向表面平面之间形成的交错角(α)大于零度,从而所述轴向表面平面的延长部分在外部交叉,
-所述轴向表面平面至少基本上垂直于壳体部段的中心的轴线延伸,或者
-蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)设置成轴向表面平面彼此平行延伸。
6.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)相对于无线传感器单元的中心的轴线偏心地布置,或者
-蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)沿无线传感器单元的中心的轴线布置。
7.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-无线电路板(FP)具有上部部段和下部部段,
-在上部部段中,天线(A)安装在无线电路板(FP)上,并且
-在天线(A)下方设置有与蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)耦合的插塞连接器(SV1至SV4)。
8.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,无线传感器单元包括壳体盖(KG、KG1),所述壳体盖与结构支架(TT)或者设置在传感器基座模块与无线传感器单元之间的中间环(ZR)机械耦合。
9.根据权利要求8所述的无线传感器模块(FSM),其中,在壳体盖(KG,KG1)和结构支架(TT)之间或者在壳体盖(KG,KG1)和中间环(ZR)之间设置有O型圈(OR)。
10.根据权利要求8或9所述的无线传感器模块(FSM),其中,壳体盖(KG,KG1)和结构支架(TT)或者壳体盖(KG,KG1)和中间环(ZR)具有用于形成卡口锁(BJ)的锁定元件。
11.根据权利要求8至10之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-壳体盖(KG,KG1)具有内部的止挡(AS)和/或内部的台阶,
-借助所述止挡(AS)和/或所述台阶轴向固定蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L),和/或
-蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)借助至少一个弹簧元件(FE)固定或以缓冲振动的方式支承。
12.根据权利要求8至11之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-壳体盖(KG,KG1)由塑料制成,
-容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP)的壳体部段由不锈钢制成,并且
-壳体盖(KG,KG1)和壳体部段通过结构支架(TT)或中间环(ZR)彼此连接。
13.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-结构支架(TT)具有用于蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)的模制的容纳部,并且
-所述容纳部尤其均构造为引导部段,所述引导部段局部包围蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)和无线电路板(FP)和/或以U型和/或圆形部段支承所述蓄能器和无线电路板。
14.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器,相应地构造用于激活传感器基座模块,
-传感器基座模块在激活的状态下处理由传感器(S,S2)采集的至少一个测量值,并且
-金属氧化物半导体场效应晶体管或者微控制器构造用于在处理测量值之后、尤其在50ms至500ms、尤其200ms之后停用传感器基座模块。
15.根据权利要求14所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-金属氧化物半导体场效应晶体管和微控制器构造用于使具有所述至少一个传感器(S,S2)和/或具有用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头的传感器基座模块保持在待机模式中,
-传感器基座模块和所述至少一个相应的传感器(S,S2)在待机模式下的电流消耗小于1μA,
-金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器在通过中断请求测量值时将具有所述至少一个传感器(S,S2)和/或具有与无线传感器模块外部的传感器连接的接头的传感器基座模块从待机模式激活。
16.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
所述传感器(S,S2)是
-压电传感器,
-厚膜陶瓷传感器,
-薄膜传感器,
-热流传感器,或
-光学液位传感器。
17.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-无线电路板(FP)包括用于以至少两种不同的无线标准传输数据的传输单元,并且
-无线标准包括蓝牙和/或无线HART和/或基于啁啾扩频调制技术的专有传输方法,和/或
-无线电路板(FP)包括至少一个构造为芯片天线的天线(A)。
18.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-无线传感器单元包括至少一个通信接口,并且
-所述通信接口构造用于与传感器(S,S2)和/或至少一个无线传感器模块外部的传感器进行数据传输。
19.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-无线传感器单元包括具有电触点的电气的模块耦合部段,
-传感器基座模块包括具有电触点的电气的模块耦合部段,并且
-无线传感器单元和传感器基座模块的模块耦合部段的电触点的耦合方向与无线传感器单元的无线电路板(FP)和蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)的装配方向同向。
20.根据权利要求19所述的无线传感器模块(FSM),其中,过程接头(PA)的或拓展的传感器接头的开口与电气的模块耦合部段的耦合方向同向。
21.根据权利要求19或20所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-至少一个所述模块耦合部段具有永久的固定环(SOSI),尤其是紧固在无线传感器单元上的固定环,和/或
-两个模块耦合部段具有互补的锁定元件,以用于形成用于共同连接的卡口锁(BJ),和/或
-两个模块耦合部段具有互补的螺纹(G1A,G2A),尤其是M12螺纹,以用于形成用于共同连接的卡口锁(BJ)。
22.根据权利要求19至21之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-其中一个模块耦合部段的电触点构造为插座触点(BU),并且
-另一个模块耦合部段的电触点构造为与所述插座触点(BU)互补的销状触点(ST)。
23.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,过程接头(PA)构造用于使无线传感器模块(FSM)仅机械地定位和保持在互补的接头上。
24.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块结构,包括采集单元,所述采集单元构造用于通过比较可移动终端设备(MBT)的实际位置与数据库(DB)中的位置数据的方式,通过先前存储在数据库(DB)中的位置数据采集可移动终端设备(MBT)对无线传感器的位置接近。
25.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-传感器基座模块形成下部的传感器模块(USM),
-无线传感器单元形成上部的传感器模块(OSM),
-在无线电路板(FP)与传感器电路板(SP)之间设置有EMV电路板(EMV),
-在下部的传感器模块(USM)与上部的传感器模块(OSM)之间构造的所有电气连接都通过EMV电路板(EMV)引导。
26.根据权利要求25所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-在传感器电路板(SP)、无线电路板(FP)和EMV电路板(EMV)之间的所有电气连接通过牢固固定在传感器电路板(SP)、无线电路板(FP)和EMV电路板(EMV)的印刷电路板上的插塞连接器(SV1至SV4)实施,并且
-EMV电路板(EMV)形成在无线传感器单元和传感器基座模块之间的密封部段。
27.根据权利要求26所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-插塞连接器(SV1至SV4)构造在至少一个至少六极的连接器插头中,并且
-提供UART协议或I2C协议作为内部数据协议。
28.根据权利要求25或26所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-EMV电路板(EMV)密封地与下部的传感器模块(USM)的壳体的一部分或者结构支架(TT)或者中间环(ZR)连接,和/或
-EMV电路板(EMV)密封地在壳体、结构支架(TT)或中间环(ZR)中被引导。
29.根据权利要求25至28之一所述的无线传感器模块(FSM),其中,
-EMV电路板(EMV)与无线传感器单元的模块耦合部段耦合,和/或
-EMV电路板(EMV)借助插塞连接与传感器电路板(SP)耦合。
30.用于形成根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)的模块化系统,包括
-具有至少一个包括传感器(S、S2)的传感器电路板(SP)的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头;
-过程接头(PA)和/或拓展的传感器接头;
-壳体部段,所述壳体部段容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP);和
-至少一个具有结构支架(TT)的无线传感器单元,所述结构支架构造用于容纳不同尺寸的无线电路板(FP)和不同尺寸的设置用于为无线电路板供电的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L),并且包括紧固结构,这些紧固结构构造用于无损地装配和拆卸无线电路板(FP)和蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L),
-多个不同的无线电路板(FP),
-多个具有不同尺寸的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L),这些蓄能器尤其分别包括彼此电气并联的电池(BA)和电容器(K),
-不同大小的壳体盖(KG,KG1),所述壳体盖能分别与一个结构支架(TT)机械耦合,其中,壳体盖(KG,KG1)的从用于与结构支架(TT)耦合的结构的耦合处出发至对置的端部的相应长度对应于蓄能器(ES,ES1,ES2,ES-K,ES-L)的不同尺寸和/或不同无线电路板(FP)的不同尺寸。
CN202180062722.8A 2020-09-21 2021-07-21 无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统 Pending CN116761985A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020124535 2020-09-21
DE102020124535.1 2020-09-21
PCT/EP2021/070349 WO2022058071A1 (de) 2020-09-21 2021-07-21 Funksensormodul und baukastensystem zur bildung eines funksensormoduls

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116761985A true CN116761985A (zh) 2023-09-15

Family

ID=77316986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180062722.8A Pending CN116761985A (zh) 2020-09-21 2021-07-21 无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230225071A1 (zh)
EP (1) EP4214472A1 (zh)
JP (1) JP2023543674A (zh)
KR (1) KR20230070014A (zh)
CN (1) CN116761985A (zh)
BR (1) BR112023003251A2 (zh)
WO (1) WO2022058071A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3144482A1 (fr) * 2022-12-26 2024-06-28 Lacroix Group Dispositif de surveillance étanche

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010056038A1 (de) * 2010-12-16 2012-03-08 Stöber Antriebstechnik GmbH & Co. KG Aufnahme für einen Langzeit-Energiespeicher eines Encoders
CN108414003A (zh) * 2018-01-15 2018-08-17 厦门致联科技有限公司 一种智能检测仪
CN208606779U (zh) * 2018-08-21 2019-03-15 西安因联信息科技有限公司 一种内置天线式的无线智能传感器
CN110793575A (zh) * 2019-11-23 2020-02-14 浙江托普云农科技股份有限公司 一种农田信息监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4214472A1 (de) 2023-07-26
US20230225071A1 (en) 2023-07-13
WO2022058071A1 (de) 2022-03-24
BR112023003251A2 (pt) 2023-04-04
JP2023543674A (ja) 2023-10-18
KR20230070014A (ko) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6509659B1 (en) Cable or module identification apparatus and method
JP2021122017A (ja) 蓄電装置
US20130241473A1 (en) Intrinsically-safe battery power supply for underground mining
CN116761985A (zh) 无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统
US11134565B2 (en) Printed circuit board and method for producing the printed circuit board
JP2002358141A (ja) 携帯情報端末装置
US20190305264A1 (en) Spring contact type battery holder and measuring instrument
KR20050029713A (ko) 휴대전자장치를 위한 어댑터 및 이들 두 요소 사이의전송시스템
CN209786059U (zh) 电池连接结构及电子设备
CN109888134B (zh) 用于地下钻孔内监测仪的电池容纳装置
CN220692279U (zh) 一种分体端子电池
US11837754B2 (en) Magnetic battery cell connection mechanism
CN209894891U (zh) 用于电子设备的接电检测装置
CN113353024B (zh) 电子电路、模块及系统
CN217955717U (zh) 编码器
CN212572114U (zh) 智能手环充电器及智能手环组件
CN221040844U (zh) 一种电容器模组
CN212675706U (zh) 基于wifi的仪表参数远程配置器
CN216684352U (zh) 一种电源配件及电源模组
JP2004134271A (ja) ボタン電池ホルダー及びその接続構造
CN212696197U (zh) 无线耳机及无线耳机充电系统
CN216213833U (zh) 电池组件及照相机
CN220672754U (zh) 电池和换电系统
JPH1174049A (ja) 蓄電池及び電源接触部からなる電子装置並びにこの電子装置を含む機器
KR200155802Y1 (ko) 판 스프링을 지지하는 충전기 하우징

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination