CN205566007U - 一种监测装置 - Google Patents

Abstract

为了解决现有监测设备供电或更换电池困难的技术问题，本实用新型的监测装置，包括外壳以及设置在外壳内的发电模组和电路板；所述电路板上设置有能量收集模块、监测功能模块和信号收发模块；所述能量收集模块与发电模组连接，用于存储发电模组产生的电能；所述能量收集模块为监测功能模块和信号收发模块提供电能；所述监测功能模块与信号收发模块连接；所述发电模组包括基板、设置于基板上的重锤、传动件、线圈、永磁体和软磁体；所述重锤通过所述传动件与永磁体连接，并可带动所述永磁体转动；所述永磁体同时位于所述软磁体内；所述线圈与所述软磁体相邻，并且线圈的轴向与永磁体的转动轴线垂直；所述永磁体沿与其旋转轴线垂直的方向充磁；所述线圈与所述能量收集模块连接。

Description

一种监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种监测装置，尤其涉及一种无源检测监测装置。

背景技术

目前，大型桥梁或铁路等基础设施，在长时间运行过程中，需要对其运行状况和机械结构进行实时或定时监测，并将监测信息发送至终端设备，以对设施运行状态进行了解，或考虑对桥梁铁路等进行维护和加固等措施；另外在野生动物保护中，需要对一些珍稀野生动物进行实时或定时监测，并将监测信息发送至终端设备，以对野生动物的健康信息或活动区域进行了解和评估。在对桥梁、铁路等设施的监测以及野生动物保护监测等领域，监测设备广泛地应用，而对于监测设备的电源一般有两种解决方法：在桥梁铁路监测领域，一般需安装一条电源线，将监测设备直接接入市电网络中；在野生动物保护监测领域，监测设备自带有一定容量的电池，能够在一定时间内使用。

但是在桥梁、铁路监测领域，监测设备一般需安装在远离城市的偏远地带或者山区林区等，使用较长一段时间后，对其维护和维修都非常麻烦，不仅浪费时间而且人工费用昂贵；野生动物保护监测领域，监测设备在使用一段时间后（常见的一两个月左右），需要对其进行更换电池，而更换电池需要对野生动物进行捕捉或麻醉，对野生动物伤害比较大，甚至对其生命健康有影响（如麻醉大象）。

实用新型内容

为了解决现有监测设备供电或更换电池困难的技术问题，本实用新型提供了一种新的监测装置。

本实用新型的监测装置包括：

包括外壳以及设置在外壳内用于产生电能的发电模组、电路板；所述电路板上设置有用于收集电能的能量收集模块、用于产生监测信号的监测功能模块和用于发射监测信号或接收控制指令的信号收发模块，所述能量收集模块为监测功能模块和信号收发模块提供电能；所述能量收集模块与发电模组连接，所述监测功能模块与信号收发模块连接；

所述发电模组包括基板、设置于基板上的重锤、传动件、线圈、永磁体和软磁体；

所述重锤通过所述传动件与永磁体连接，并可带动所述永磁体转动；所述永磁体沿与其旋转轴线垂直的方向充磁；

所述永磁体同时位于所述软磁体内；

所述线圈与所述软磁体相邻，并且线圈的轴向与永磁体的转动轴线垂直；

所述线圈与所述能量收集模块连接。

本实用新型的监测装置，通过增加发电模组，可以自动收集监控对象在震动或运动状态下产生的机械能，将收集到的机械能转换为电能，用收集到的电能驱动监测装置的电子元件，以实现对监测对象的实时或定时监测。本实用新型的发电模组，结构设计合理，占用空间小，可以实现整个监测装置的小型化。并且可以有效收集监测对象的振动或运动能量，发电效率高。

进一步的，所述重锤靠近基板的一侧设置有可与重锤同步转动的重锤齿轮。

进一步的，所述传动件为齿轮组；所述齿轮组包括相互连接的始端从动轮和末端从动轮；所述始端从动轮连接至所述重锤齿轮；所述末端从动轮与所述永磁体可同轴转动的相互固定连接。

进一步的，所述永磁体为环状，所述环状的永磁体同轴设置于所述末端从动轮上；所述软磁体上具有容纳孔，所述永磁体位于所述容纳孔内。

进一步的，所述软磁体为板状，所述板状软磁体所在的平面与永磁体的转动轴线垂直。

进一步的，所述齿轮组设置于所述基板上；所述发电模组还包括压板，所述压板设置于所述基板上，并位于所述齿轮组的远离基板的一侧，以对所述齿轮组进行限位。

进一步的，所述线圈包括柱状体及绕设于所述柱状体上的线束；所述软磁体至少局部穿设于所述柱状体内。

进一步的，所述重锤包括重锤锤边和重锤锤面。

进一步的，所述能量收集模块包括相互连接的整流滤波模块和储能模块。

进一步的，所述监测功能模块包括相互连接的感应模块、AD转换模块和控制模块。

进一步的，所述信号收发模块包括信号接收模块和信号发射模块。

附图说明

图1 为本实用新型监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型能量收集模块的示意图；

图3为本实用新型监测功能模块和信号收发模块的示意图；

图4为本实用新型发电模组的结构示意图；

图5为本实用新型发电模组的爆炸图。

外壳100、上壳101、下壳102；

发电模组200；重锤201、重锤锤边202、重锤锤面203、齿轮组204、重锤齿轮205、线圈206、永磁体208、软磁体209、基板210、压板211、轴承212；

电路板300、整流滤波模块301、监测功能模块302，信号发射模块303。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种监测装置，所述监测装置包括外壳100，位于外壳100内部用于产生电能的发电模组200和电路板300。进一步，所述外壳100包括上壳101和下壳102，所述上壳101和下壳102闭合后可以限定出用于容纳发电模组200和电路板300的容纳空间。

本实用新型的电路板300上设置有能量收集模块301、监测功能模块302和信号收发模块303。所述能量收集模块301用于为监测功能模块302和信号收发模块303提供电能。如图2所示，所述能量收集模块301包括相互连接的整流滤波模块和储能模块，所述整流滤波模块与发电模组200连接，用于对发电模组产生的电流信号进行整流和滤波，所述储能模块用于存储发电模组产生的电能，所述储能模块可以为超级电容或锂电池。如图3所示，所述监测功能模块302和信号收发模块303相连，所述监测功能模块302包括相互连接的感应模块、AD转换模块和控制模块，所述感应模块用于采集被监测对象的数据，如可以为振动传感器、加速度传感器、温度传感器或压力传感器等感应电子器件；所述AD转换模块用于将感应模块输入的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号传送给控制模块。所述控制模块用于对感应模块采集到的数据进行存储和处理，并控制信号收发模块303发送相应监测信号给监测终端，或者从监测终端接收控制信号。所述信号收发模块303包括信号接收模块和信号发射模块。

发电模组200用于将监测装置在振动或摆动等运动状态下的动能转换为电能，具体结构如图4和图5所示。

该发电模组200包括重锤201，齿轮组204、线圈206、永磁体208、软磁体209、基板210、压板211。

基板210作为整个发电模组的载体，用于承载发电模组200中的其他部件。

压板211相对于基板210平行的固定于基板210上。

齿轮组204设置于基板210和压板211之间，用于对重锤201的低速摆动转化为高速转动。通过基板210和压板208的限位作用，可有效避免齿轮组204中的齿轮出现轴向滑动和径向晃动。

上述齿轮组204至少包括始端从动轮和末端从动轮，根据所需达到的提速效果，从动轮的个数可进行调整。齿轮组204内的多个从动齿轮相互啮合进行传动。

重锤201靠近基板210的一侧设置有重锤齿轮205，所述重锤201与重锤齿轮205固定连接，并可同轴转动。所述齿轮组204的始端从动轮与重锤齿轮205相互啮合，可在重锤齿轮205的带动下转动。基板210上设置有轴承212，在重锤201的轴心处通过螺钉将重锤201可转动的设置于轴承212上。将重锤齿轮205连接至齿轮组204的始端从动轮，从而实现重锤201带动齿轮组204转动。具体的，所述重锤201包括固定连接的重锤锤边202和重锤锤面203。

永磁体208为圆环状，由一个工件沿与永磁体旋转轴线垂直的径向充磁后在其内部形成沿其轴径向分布的两个磁极，也可以说永磁体208的N极和S极连线与其旋转轴线垂直。

圆环状的永磁体208套设于齿轮组204的末端从动轮的转轴上，并可以该转轴为旋转轴随末端从动轮同步转动，从而在永磁体208所在平面内产生变化的磁场。

软磁体209固定于基板210上，软磁体209大体呈板状，软磁体209位于永磁体208所在平面内。软磁体209上开设有圆形的容纳孔，永磁体208位于该容纳孔内。软磁体209在永磁体208的磁场作用下，在软磁体209内部及周围产生磁场。并且随着永磁体208的转动，软磁体209四周的磁场会同步变化。

线圈206整体呈柱状，包括柱状体及绕设于所述柱状体上的线束（通常为漆包线），线圈206的轴向即为该柱状体的轴向。

软磁体209的局部穿设于线圈206内，并且在线圈206的径向上，线圈206部分位于软磁体209一侧，部分位于软磁体209另一侧。线圈206的轴向与永磁体208的转动轴向垂直。

电路板300固定于基板210上，并与线圈206电连接。当永磁体208转动时，线圈206中的磁通量发生变化，从而在线圈206内产生电能，电能被传输到电路板300上，通过整流滤波模块301存储在储能模块中。

本实用新型的监测装置的工作过程如下：

当监测装置处于振动或摆动等运动过程中，重锤201和重锤齿轮205同步摆动，重锤齿轮205与齿轮组204的始端从动轮相互啮合，带动齿轮组204的末端从动轮高速转动。固定于末端从动轮上的永磁体208随末端从动轮高速转动，从而在其四周产生变化的磁场。通过永磁体208和软磁体209共同作用，在软磁体209四周产生变化的磁场。设置于软磁体209上，且轴向与永磁体208转动轴向相垂直的线圈206内的磁通量发生变化，从而在线圈206内产生电能。所述线圈206与电路板300上的能量收集模块301中的整流滤波模块连接，经整流滤波的电能存储在储能模块中。所述储能模块为监测功能模块302和信号发射模块303的工作提供必要的电能。

本实用新型的监测装置采用了发电模组200，可以实现自发电功能，不需要外部电源供电即可实现长时间的监测。本实用新型的发电模组200结构紧凑，占用空间小，且发电效率高，能够满足对桥梁、铁路或野生动物的实时或定时监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的特征和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种监测装置，其特征在于，包括外壳（100）以及设置在外壳（100）内用于产生电能的发电模组（200）、电路板（300）；所述电路板（300）上设置有用于收集电能的能量收集模块（301）、用于产生监测信号的监测功能模块（302）和用于发射监测信号或接收控制指令的信号收发模块（303），所述能量收集模块（301）为监测功能模块（302）和信号收发模块（303）提供电能；所述能量收集模块（301）与发电模组（200）连接，所述监测功能模块（302）与信号收发模块（303）连接；

所述发电模组（200）包括基板（210）、设置于基板（210）上的重锤（201）、传动件、线圈（206）、永磁体（208）和软磁体（209）；

所述重锤（201）通过所述传动件与永磁体（208）连接，并可带动所述永磁体（208）转动；所述永磁体（208）沿与其旋转轴线垂直的方向充磁；

所述永磁体（208）同时位于所述软磁体（209）内；

所述线圈（206）与所述软磁体（209）相邻，并且线圈（206）的轴向与永磁体（208）的转动轴线垂直；

所述线圈（206）与所述能量收集模块（301）连接。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述重锤（201）靠近基板（210）的一侧设置有可与重锤（201）同步转动的重锤齿轮（205）。

3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述传动件为齿轮组（204）；

所述齿轮组（204）包括相互连接的始端从动轮和末端从动轮；

所述始端从动轮连接至所述重锤齿轮（205）；

所述末端从动轮与所述永磁体（208）可同轴转动的相互固定连接。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述永磁体（208）为环状，所述环状的永磁体（208）同轴设置于所述末端从动轮上；

所述软磁体（209）上具有容纳孔，所述永磁体（208）位于所述容纳孔内。

5.根据权利要求4中所述的监测装置，其特征在于，所述软磁体（209）为板状，所述板状软磁体（209）所在的平面与永磁体（208）的转动轴线垂直。

6.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述齿轮组（204）设置于所述基板（210）上；

所述发电模组（200）还包括压板（211），所述压板（211）设置于所述基板（210）上，并位于所述齿轮组（204）的远离基板（210）的一侧，以对所述齿轮组（204）进行限位。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的监测装置，其特征在于，所述线圈（206）包括柱状体及绕设于所述柱状体上的线束；

所述软磁体（209）至少局部穿设于所述柱状体内。

8.根据权利要求1中所述的监测装置，其特征在于，所述重锤（201）包括重锤锤边（202）和重锤锤面（203）。

9.根据权利要求1中所述的监测装置，其特征在于，所述能量收集模块（301）包括相互连接的整流滤波模块和储能模块。

10.根据权利要求1中所述的监测装置，其特征在于，所述监测功能模块（302）包括相互连接的感应模块、AD转换模块和控制模块。

11.根据权利要求1中所述的监测装置，其特征在于，所述信号收发模块（303）包括信号接收模块和信号发射模块。