CN204559145U - 一种用于无线传感器的无线充电通讯仪器箱 - Google Patents

Abstract

一种用于无线传感器的无线充电通讯仪器箱，包括箱体，电源组件，电源接头，并且箱体内有内衬，无线充电通讯电路板。无线充电通讯电路板由无线充电电路，主控制器以及传感器无线通讯电路顺序连接构成。数量庞大的无线传感器在不工作时，回收入仪器箱内，即可同时完成无线充电和数据通讯。

Description

一种用于无线传感器的无线充电通讯仪器箱

技术领域

本发明涉及一种用于无线传感器的无线充电通讯仪器箱，尤其涉及一种同时为多个传感器无线充电及通讯的仪器箱。

背景技术

随无线技术的发展，以及物联网发展的需求，无线传感器构建成了无线传感器网络，无线传感器网络越来越多的应用到各个领域，包括检测和监测。无线传感器网络的特点是传感器网络化，每个无线传感器网络通常包括多个无线传感器节点，在检测领域多个无线传感器节点通常采用可充电电池进行供电。因传感器节点数量庞大(通常多达几百个)，为传感器节点一一充电及通讯也就变为一个复杂的工作。现有技术对多个传感器进行充电及通讯，需要用充电器连接每个充电接头，如对多个传感器充电需要将相应的充电接头连接到每个传感器上。这种方式实现起来非常复杂和不可靠。

为了实现对多个设备进行充电，需要采用充电箱的形式，如美国专利7445300描述了一种充电箱，是一个充电箱上有多个输出的连接接头，共用一个输入的连接接头。如果有更多的传感器则需要更多的充电接头，整个工作量变得比较大。并且该技术不具备通讯功能。

中国专利CN203368059U公开了一种便携式手持台集群充电箱，在箱体内分布多个间隔，每个间隔内均有充电基座，需要充电的时候将手持台插入基座。但对无线传感器的小型化和高可靠性的要求来说，这种有线插拔充电方式无法满足。另外，还需要对无线传感器进行数据通讯，还需要对无线传感器连接电缆进行读取，或者对无线传感器加电，单独进行读取。所以，对于通常多达几百个小型化无线传感器的同时充电的要求，这种有线插拔充电方式实现起来会非常复杂、困难和不可靠。并且该技术也不具备通讯功能。

目前，无线充电技术取得了较大的进展，比较成熟的技术包括电磁感应原理和磁耦合原理。电磁感应原理，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端。磁耦合隔离(脉冲变压器隔离)是指利用电磁感应原理，把需要传输的变化信号加在变压器的初级线圈，该信号在初级线圈中产生变化的磁场，变化的磁场使次级线圈的磁通量发生变化，从而在次级感应出与初级线圈激励信号相关的变化信号输出，在整个信号的传输过程中，初级与次级之间没有发生电连接，从而达到隔离初次级的目的。

无线充电技术在消费电子领域也有应用，如诺基亚采用无线充电技术为手机充电，采用单个无线充电板为手机进行充电，采用这种技术是无线充电平板内有一个充电发送线圈。手机内包含一个无线充电接收线圈。需要对手机进行充电的时候，只需要将手机放置到充电平板上。这种技术缺点在于一个充电平板只能充一个手机，无法应用在数量庞大的小型化无线传感器的同时充电。

随着物联网的发展，无线通讯技术在传感器中得到了应用，但无线相比于有线传输来讲，其通讯的可靠性和稳定性，相对较差，通常为了解决这些问题，无线传感器本事通常具有存储器，当发生数据传输问题后，事后对传感器单独进行读取，对于测试应用的传感器，一般在现场应用，这样处理会耗费大量的时间，以及传感器宝贵的电能，而在传感器使用完成后放入传感器包装箱，进行数据的读取，避免了时间和传感器电能的损耗。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题和不足，提出一种综合无线充电、通讯于一体的包装无线传感器的仪器箱。数量庞大的无线传感器在不工作时，回收入仪器箱内，即可同时完成无线充电和数据通讯。

本发明设计一种包装无线传感器的无线充电通讯仪器箱，包括箱体14，内衬11，以及放置于内衬下方的无线充电通讯电路板13，与所述无线充电通讯电路板顺序连接的电源组件和电源接头，传感器12放置在内衬11中。箱体14对 传感器12起保护作用，内衬11具有缓冲振动的作用，并分割的多个间隔用于放置多个传感器12。

无线充电通讯电路板由无线充电电路，主控制器以及传感器无线通讯电路顺序连接构成。无线充电电路由多个充电发射线圈和无线电源发射电路连接外围电路构成。传感器无线通讯电路，包括与传感器相同的无线通讯电路，无线通讯电路还同箱体的主控制器连接，可以同多个传感器进行无线通讯，来完成对多个传感器的数据通讯和采集；传感器无线通讯电路还包括用于存储数据的存储器。

内衬将仪器箱内部分割为多个间隔用于安置传感器，充电通讯电路板是用来为传感器进行充电和通讯。本充电箱对应的传感器也需要具有无线充电的功能，传感器包括，接收线圈，电池，处理器，传感电路以及无线通讯部分构成。这样当传感器放置在间隔中，仪器箱就可对传感器充电。当传感器需要充电的时候将仪器箱插上电源，仪器箱中的充电电路就会传感器通讯检测传感器的电池电量，并在需要充电的情况下对传感器进行充电。仪器箱中的无线通讯电路可以同具有无线充电设备无线传感器中无线设备进行通讯，可靠准确的获取传感器存储的数据，这些数据包括，传感器的配置数据，采集的数据等。如仪器箱可以读取，传感器中因为通讯中断的原因，未能发送通采集单元发送成功的数据，因整个通讯是在箱体内部完成，通讯非常可靠。为了实现该功能，仪器箱还具有同外部计算机通讯的功能，计算机可以是PC或者平板电脑，只能手机等智能设备。智能设备可以通过仪器箱读取箱体内部传感器的基本情况，如传感器的缺失，传感器的电能情况，传感器存储的数据。仪器箱同外部设备通讯可以采用无线的方式，如wifi，蓝牙也可以采用有线的方式如USB，以太网等。

本发明的效果是：

1)解决上述现有技术中存在的问题和不足，构成了一种综合充电、通讯于一体的包装无线传感器的仪器箱。

2)为数量庞大的小型化无线传感器的同时充电，开辟了一种崭新的和先进的无线充电系统。

3)可极大地改善无线传感器网络中数量庞大的传感器充电和通讯方式，提供了一种方便、快捷和经济的充电和通讯设备。

本实用新型是将包装无线传感器的仪器箱实现了充电、通讯功能，只需要将传感器按正常情况放入包装箱即可充电和通讯，不需要另外的专用充电和通讯设备，也不需要操作人员对几百个无线传感器进行逐个充电和数据采集，这大大节省了人力、时间和投资，也提高了充电充电和数据采集的可靠性。本实用新型在需要无线传感器网络的土建、电力等工程中具有极其重要的意义和重大的实际应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述：

图1，是本实用新型提供的充电箱结构图；

图2，是无线充电通讯电路板图；

图3，是无线传感器电路板图；；

图中11.内衬，12.传感器，13.无线充电通讯电路板，14.箱体，21.充电发射线圈，22.充电控制电路，24.传感器通讯电路，25.主控制器，26.通讯接口，31.无线传感器主体，32.电池，33.无线传感器充电电路，34.无线通讯电路。

本实用新型的保护范围不局限于下面的具体实施方式。

具体实施方式

如图1、图2和图3本实用新型的一个实施例。

如图1所示，无线充电通讯仪器箱包括箱体14，内衬11，无线充电通讯电路板13，电源组件，电源接头，传感器12放置在内衬11中。箱体14对传感器12起保护作用，内衬11具有缓冲振动的作用，并分割的多个间隔用于放置多个传感器12。

由无线充电电路，主控制器以及传感器无线通讯电路顺序连接的无线充电通讯电路板，如图2所示。每个间隔下设置充电发射线圈21，充电控制电路22，构成基本的无线充电电路用于充电。多个充电发射线圈和无线电源发射电路，连接外围电路构成无线充电电路。传感器通讯电路24，用于同传感器进行通讯，来完成对传感器的数据通讯，如获取传感器内部信息，配置传感器等。主控制器25用于控制全部电路工作。通讯接口26用来同其他设备通讯以获取箱体内部传感器的信息。后备电源23用来连接外接电源，并可存储电能，也可实现在没有外部电源的情况下为箱体内传感器进行充电。

本发明所提到的无线传感器需要具有相应的充电通讯电路，如图3所示，是本发明所提到的传感器的构成。无线传感器包括无线传感器主体31，可充电电池32，无线传感器充电电路33，无线通讯电路34。无线传感器主体完成传感器的传感测量工作，可充电电池32为无线传感器供电，无线传感器充电电路33为电池32充电，通讯电路，34可以同充电箱体进行通讯，这样设计就可以将传感器做成完全无线，没有任何电气接口，尤其是适合需要防水应用的传感器。箱体每个分割间隔的形状同无线传感器一致，间隔下面的无线充电线圈同无线传感器的充电线圈匹配。

所说的无线充电通讯仪器箱，箱体作为仪器箱的外壳采用坚固材料，内衬采用泡沫或者其他缓冲填充材料，用于缓冲振动，内衬同箱体连接在一起，内衬分割为多个分割，每个分割用于放置传感器，分割的形状便于安放传感器。

电子电路部分中无线电源电路构成的充电板放置在内衬下，为传感器中的无线电源接收器提供充电。无线电源充电板采用磁耦合的方式，两个器件中的线圈通过磁力耦合进行能量的传递，将能量从充电箱传输到传感器。因箱体实 现对多个传感器同时进行充电，无线电源相关的电子电路包括采用包括充多个电线圈以及相应的驱动电路充电电路。

电源组件包括AC-DC转换器，或者是DC-DC转换器，电池构成。电源组件在有外接电源的情况下，通过外接电源供电，并为电源组件中的电池充电。当无外接电源的情况下，电源组件中的电池提供能源支持，这一点对于野外应用来说是一种电能获取的补充。

本发明的电路部分还包括传感器无线通讯电路，传感器无线通讯电路可以检测电源传感器电量可以同传感器进行通讯，进行数据交换。传感器无线通讯电路包括同传感器相同的无线通讯电路，通讯电路还同箱体的主控制器连接，还可以完成传感器的数据采集。电路还包括存储器用于存储数据。

本发明的电源部分还有充电电池，电池选用锂聚合物电池。电池可以作为传感器的后备充电电源。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种用于无线传感器的无线充电通讯仪器箱，包括箱体，以及放入箱体内的互相连接的电源组件和电源接头，其特征在于，所述箱体内还有内衬，以及放置于内衬下方的与电源组件连接的无线充电通讯电路板。

2.如权利要求1所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的内衬具有用于放置多个传感器的分割的多个间隔；每个间隔下设置充电发射线圈和充电控制电路。

3.如权利要求1所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的无线充电通讯电路板由无线充电电路，主控制器以及传感器无线通讯电路顺序连接构成。

4.如权利要求3所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的无线充电电路由多个充电发射线圈和无线电源发射电路连接外围电路构成。

5.如权利要求3所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的传感器无线通讯电路，包括与传感器相同的无线通讯电路，无线通讯电路还同箱体的主控制器连接，可以同多个传感器进行无线通讯，来完成对多个传感器的数据通讯和采集；所述的传感器无线通讯电路还包括用于存储数据的存储器。

6.如权利要求1所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述无线传感器由无线通讯电路，无线传感器主体，可充电电池，无线传感器充电电路顺序连接构成。

7.如权利要求1所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的内衬采用泡沫或者其他缓冲填充材料。

8.如权利要求1所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的电源组件是作为传感器的后备充电电源的电池。

9.如权利要求8所述的无线充电通讯仪器箱，其特征在于所述的电池是锂聚合物电池。