CN117703739A - 一种水泵用自供电智能远传传感器模组及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泵用自供电智能远传传感器模组及控制方法，属于水泵传感器技术领域，解决了布线繁琐，供电困难的问题，其技术方案要点是包括外壳，所述外壳的一端设置有水轮发电器，外壳内设置有安装腔，安装腔的一端开口固定有隔离板进行密封，安装腔内设置PCB板，安装腔的另一端通过环氧胶密封，水轮发电器电连接在PCB板上为其提供电能，PCB板上电连接多种传感器，PCB板通过无线通信方式向外部进行数据通信，具有自供电远程通信的效果，控制方法中数据传输采用“多主一从”的方式，传感器模组主动发送且分时同步方式，主动发送可以避免等待主机指令而产生额外的电力消耗的效果。

Description

一种水泵用自供电智能远传传感器模组及控制方法

技术领域

本发明涉及水泵传感器领域，特别地，涉及一种水泵用自供电智能远传传感器模组及控制方法。

背景技术

一些水泵应用中，往往需要通过出水口温度、压力、流量、酸碱度等等各种参数来控制水泵的运行，此时就需要采集出水口的这些参数，一般来说出水口都会远离水泵或者远离水泵控制器，如果要采集这些参数，就需要布线把传感器与控制连起来。通过连线(导线)来连接会带来一些麻烦，比如布线或者防护困难等。

使用无线的方式进行传输可以避免布设通讯线的麻烦，但常规的无线传输方式的传感器模组需要单独的供电，如果就近有电源尚且稍微方便一点，如果没有就需要用电池或者太阳能，而这些方法都会有许多的限制情况。例如太阳能供电方案，受阳光限制。电池具有较大体积，而且需要频繁更换，使用寿命不长。

为了解决这个问题，需要提供一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，本发明给出一种水泵用自供电智能远传传感器模组及控制方法，这种传感器模组不需要外部供电，也不需要电池供电，也不需要布设专门的线路。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种水泵用自供电智能远传传感器模组，包括外壳，所述外壳的一端设置有水轮发电器，外壳内设置有安装腔，安装腔的一端开口固定有隔离板进行密封，安装腔内设置PCB板，安装腔的另一端通过环氧胶密封，水轮发电器电连接在PCB板上为其提供电能，PCB板上电连接多种传感器，PCB板通过无线通信方式向外部进行数据通信。

优选的，所述水轮发电器包括叶轮磁体、线圈和储能电容、以及安装架，线圈套在安装架上，叶轮磁体套在线圈外并转动安装在所述安装架的轴部，在水流驱动下叶轮磁体绕线圈旋转，让线圈产生感应电动势并为储能电容提供电能。

优选的，所述线圈内设置有温度传感器、流量传感器、酸碱度传感器中的一种或多种。

优选的，所述隔离板上设置压力传感器，压力传感器电连接PCB板。

优选的，所述PCB板上设置无线通信模块、单片机，水轮发电器为PCB板提供工作电能，所述单片机连接传感器和无线通信模块，通过无线通信模块将传感器的检测信号进行远程传输。

优选的，所述外壳上设置有螺纹结构，所述螺纹结构用于将外壳固定在水泵的水流管道检测孔上。

优选的，所述线圈通过整流桥连接在储能电容上，储能电容上还并联有二极管，所述二极管的阳极连接储能电容的负极和接地端，二极管的阴极连接储能电容的正极。

另一方面，还提供一种控制方法，使用上述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，

步骤一，上电后对PCB板中的单片机进行初始化，单片机完成初始化后进入休眠等待内部WDT(看门狗定时器)唤醒；

步骤二：单片机唤醒后根据标志FLG选择进行温度检测、压力检测、其它参数中的之一进行检测；

步骤三：传感器检测完毕后，单片机检查计时器T1，如果计时到达通讯时间，则通过无线通信模块发出数据，并等待应答；

步骤四：收到应答后，解析出时间间隔，存入T1定时器用于下一次计时，然后进入休眠，等待下一次唤醒；

步骤五：如果不到通讯时间，则直接进入休眠，等待下一次唤醒。

相比于背景技术，本发明技术效果主要体现在以下方面：

1、采用小型化的水轮发电器来提供电能，适用在水流环境中，也迎合了水泵出口检测的工况环境，利用水流进行自发电供电给传感器，传感器具有多种，并且结合在一起，利用PCB板进行结合和组装在一个密封的空腔内，采用无线通信方式传输数据，避免了布线的问题；

2、采用储能电容进行电能存储，克服了电池应用的弊端，而且大大提高了使用可靠性和延长了使用寿命；

3、基于上述传感器模组的控制方法，数据传输采用“多主一从”的方式，传感器模组主动发送且分时同步方式，主动发送可以避免等待主机指令而产生额外的电力消耗，由于会同时有多个传感器存在，主动发送必须保证接收端不会冲突，因此采取特定方法：

从机给每个传感器分配一个发送时间点，每次传感器模块主动发送后，从机立刻产生应答，应答信息中包含下次发送的时间点T1(TI为传感器模组本次收到从机应答信息开始到下次发送的计时时间)。传感器模组计时T1时间后开始新的发送，以此类推。

附图说明

图1为实施例一中传感器模组结构示意图；

图2为实施例一中传感器模组结构剖视图；

图3为实施例中PCB板上电路功能模块示意图；

图4为实施例中电路原理图；

图5为实施例二中的控制方法的控制流程图。

附图标记：1、外壳；11、安装腔；12、螺纹结构；2、水轮发电器；21、叶轮磁体；22、线圈；23、安装架；3、隔离板；4、PCB板；41、储能电容；42、无线通信模块；43、单片机；44、整流桥；45、二极管；5、环氧胶。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

实施例一：

一种水泵用自供电智能远传传感器模组，参考图1和图2所示，包括外壳1，外壳1的一端设置有水轮发电器2，外壳1内设置有安装腔11，安装腔11的一端开口固定有隔离板3进行密封，安装腔11内设置PCB板4，安装腔11的另一端通过环氧胶5密封，水轮发电器2电连接在PCB板4上为其提供电能，PCB板4上电连接多种传感器，PCB板4通过无线通信方式向外部进行数据通信。PCB板4在此处采用广义解释，为电路板(电路模块)，其中包含多个电路元件和电路结构。

微型的水轮发电器2(水力发电装置)具有多种，优选的，水轮发电器2包括叶轮磁体21、线圈22和储能电容41、以及安装架23。储能电容41通过导线连接在线圈22上，固定和安装位置在PCB板4上。线圈22套在安装架23上，叶轮磁体21套在线圈22外并转动安装在安装架23的轴部，在水流驱动下叶轮磁体21绕线圈22旋转，让线圈22产生感应电动势并为储能电容41提供电能。叶轮磁体21可以是塑料叶轮上装配磁体，或者叶轮本身就是磁体材质。叶轮具有倾斜的叶片，受水力驱动实现旋转。安装架23的轴部配合叶轮磁体21完成旋转安装，并且在线圈22上产生感应电动势，从而发电。

结合图3和图4理解，线圈22内设置有温度传感器、流量传感器、酸碱度传感器中的一种或多种。图4中示意了温度传感器S1的连接原理，压力传感器S2的连接结构。芯片IC1为单片机43。无线通信模块42可以采用蓝牙模块或其他无线通信模块42均可。由于供电能力弱，因此传感器模组采用低功耗设计，且采用电超级容储能，用于数据远传，数据远传采用低功耗蓝牙方式(也可以采用别的方法)。

另外，隔离板3上设置压力传感器，压力传感器电连接PCB板4。

优选的，PCB板4上设置无线通信模块42、单片机43，水轮发电器2为PCB板4提供工作电能，单片机43连接传感器和无线通信模块42，通过无线通信模块42将传感器的检测信号进行远程传输。

优选的，外壳1上设置有螺纹结构12，螺纹结构12用于将外壳1固定在水泵的水流管道检测孔上。

优选的，线圈22通过整流桥44连接在储能电容41上，储能电容41上还并联有二极管45，二极管45的阳极连接储能电容41的负极和接地端，二极管45的阴极连接储能电容41的正极。

隔离板3(或者采用隔离膜)是为压力传感器设置的，用于传递压力，同时也是分割模组两部分空间的，隔离板3上部为密封区域，下部与水接触

上部腔体内是PCB模组和蓝牙模块(或别的无线通讯模块)，电路在这个区域内，并通过环氧胶5进行灌封。

最终整个传感器模组通过螺纹安装在管道预留的检测孔内。这种传感器模组不需要外部供电，也不需要电池供电，也不需要布设专门的线路。

实施例二：

结合图5理解，还提供一种控制方法，使用上述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，

步骤一，上电后对PCB板4中的单片机43进行初始化，单片机43完成初始化后进入休眠等待内部WDT(看门狗定时器)唤醒；

步骤二：单片机43唤醒后根据标志FLG选择进行温度检测、压力检测、其它参数中的之一进行检测；

步骤三：传感器检测完毕后，单片机43检查计时器T1，如果计时到达通讯时间，则通过无线通信模块42发出数据，并等待应答；

步骤四：收到应答后，解析出时间间隔，存入T1定时器用于下一次计时，然后进入休眠，等待下一次唤醒；

步骤五：如果不到通讯时间，则直接进入休眠，等待下一次唤醒。实施例二：

为了降低功耗，传感器模组采用蓝牙等低功耗通讯方式，且采用特殊的通讯流程，如下：

A)数据传输采用多主一从的方式，传感器模组为主机，水泵控制器为从机，因为会有多个传感器模组，因此形成了多主一丛的方式。传感器模组主动发送，可以避免等待主机指令而产生额外的电力消耗。

B)采用分时同步方式，由于会同时有多个传感器存在，主动发送必须保证接收端不会冲突，因此采取特定方法：

从机给每个传感器分配一个发送时间点，每次传感器模块主动发送后，从机立刻产生应答，应答信息中包含下次发送的时间点T1(TI为传感器模组本次收到从机应答信息开始到下次发送的计时时间)。传感器模组计时T1时间后开始新的发送，以此类推。这样不同的传感器模组在不同的时刻发送，且相互间隔一定的时间，因此可以避免冲突。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种水泵用自供电智能远传传感器模组，包括外壳(1)，其特征是：所述外壳(1)的一端设置有水轮发电器(2)，外壳(1)内设置有安装腔(11)，安装腔(11)的一端开口固定有隔离板(3)进行密封，安装腔(11)内设置PCB板(4)，安装腔(11)的另一端通过环氧胶(5)密封，水轮发电器(2)电连接在PCB板(4)上为其提供电能，PCB板(4)上电连接多种传感器，PCB板(4)通过无线通信方式向外部进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述水轮发电器(2)包括叶轮磁体(21)、线圈(22)和储能电容(41)、以及安装架(23)，线圈(22)套在安装架(23)上，叶轮磁体(21)套在线圈(22)外并转动安装在所述安装架(23)的轴部，在水流驱动下叶轮磁体(21)绕线圈(22)旋转，让线圈(22)产生感应电动势并为储能电容(41)提供电能。

3.根据权利要求2所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述线圈(22)内设置有温度传感器、流量传感器、酸碱度传感器中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述隔离板(3)上设置压力传感器，压力传感器电连接PCB板(4)。

5.根据权利要求1所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述PCB板(4)上设置无线通信模块(42)、单片机(43)，水轮发电器(2)为PCB板(4)提供工作电能，所述单片机(43)连接传感器和无线通信模块(42)，通过无线通信模块(42)将传感器的检测信号进行远程传输。

6.根据权利要求1所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述外壳(1)上设置有螺纹结构(12)，所述螺纹结构(12)用于将外壳(1)固定在水泵的水流管道检测孔上。

7.根据权利要求1所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：所述线圈(22)通过整流桥(44)连接在储能电容(41)上，储能电容(41)上还并联有二极管(45)，所述二极管(45)的阳极连接储能电容(41)的负极和接地端，二极管(45)的阴极连接储能电容(41)的正极。

8.一种控制方法，使用权利要求1-7任意一项所述的一种水泵用自供电智能远传传感器模组，其特征是：

步骤一，上电后对PCB板(4)中的单片机(43)进行初始化，单片机(43)完成初始化后进入休眠等待内部WDT(看门狗定时器)唤醒；

步骤二：单片机(43)唤醒后根据标志FLG选择进行温度检测、压力检测、其它参数中的之一进行检测；

步骤三：传感器检测完毕后，单片机(43)检查计时器T1，如果计时到达通讯时间，则通过无线通信模块(42)发出数据，并等待应答；

步骤四：收到应答后，解析出时间间隔，存入T1定时器用于下一次计时，然后进入休眠，等待下一次唤醒；

步骤五：如果不到通讯时间，则直接进入休眠，等待下一次唤醒。