CN208795765U - 一种mems无线振动报警传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种MEMS无线振动报警传感器，包括设置在壳体内的电源模块、采样模块、数据传输模块和控制模块；所述电源模块为内置锂电池；所述采样模块为MEMS传感器，用于采集X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度；所述控制模块为MCU控制器，用于分析处理接收到的振动加速度幅度，当振动加速度幅度高于预设的设定值时，发送报警指令；当振动加速度幅度低于或等于预设的设定值时，控制整个传感器低功耗运行；所述数据传输模块采用NB‑IoT无线通信，用于将报警指令传输给用户端，以及用户端实时监测传感器状态。本实用新型监测更为全面，采集到数据准确度高，耗能低，使用寿命长，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器，减小了人力投入。

Description

一种MEMS无线振动报警传感器

技术领域

本实用新型涉及振动报警传感器领域，具体地，涉及一种MEMS无线振动报警传感器。

背景技术

加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。现有的加速度传感器一般待机时间短，需及时更换电池或传感器，不能持续监测；而且当数据出现异常，用户需要现场查看或导出数据，没有自动报警功能，且不能实时进行远程监测，具有一定的局限性。

MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。 NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种MEMS无线振动报警传感器，其不仅可以采集X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度，监测更为全面，采集到的数据更为准确；而且在振动加速度幅度高于预设的设定值时，发送报警指令，及时通知用户端处理；而在正常状态时，则控制整个传感器低功耗运行，节省了能耗，延长了使用寿命，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器，减小了人力投入。

根据本实用新型的一个方面，提供一种MEMS无线振动报警传感器，包括设置在壳体内的电源模块、采样模块、数据传输模块和控制模块；

其中，

--所述电源模块包括内置锂电池和充放电电源管理器，通过所述充放电电源管理器给传感器的运行提供电能；内置锂电池使得传感器能够独立运行，不用连接电源插座，方便使用，扩宽了应用范围；而且锂电池的待机时间长，使用寿命长，使用寿命长达2 年，实现了连续长时间监测采集数据，有效避免了频繁更换电池，影响监测等问题；

--所述采样模块为MEMS传感器，用于采集X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度，其集传感器和A/D采样模块为一体，更为智能化，有效节省了空间，减少了传感器的体积，以及减轻了传感器重量，且三轴加速度的测量方式，监测更为全面，采集到的数据更为准确；

--所述控制模块为MCU控制器，用于分析处理接收到的振动加速度幅度，当判断出振动加速度幅度高于预设的设定值时，发送报警指令；当判断出振动加速度幅度低于或等于预设的设定值时，控制整个传感器低功耗运行；如此，节省了能耗，延长了使用寿命，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器，减小了人力和财力投入；

--所述数据传输模块采用NB-IoT无线通信，用于将报警指令通过无线天线传输给用户端，以及用户端通过数据传输模块实时监测传感器状态，即用户端为：报警指令通过数据传输模块传输给云端服务器，再传输给工作人员的手机APP，工作人员直接在APP 上调取采集的数据，监测电池剩余电量的待机时长，可使用寿命，以及任何时间的振动状态等；NB-IoT无线通信不仅低功耗传输，而且可直接接入公共网络传输数据，延长了使用寿命。

优选的，所述壳体的一侧壁上设有射频天线，用于发射无线信号，方便数据传输。

优选的，所述壳体的另一侧壁上设置有USB充电接口、电源指示灯和工作状态/通讯指示灯。

优选的，所述壳体的背部设有磁座或安装孔，用于安装固定传感器，不同的场所可选择与之适用的安装方式，如带金属物的装置上，可选择磁座的方式，若为非金属材质的装置，则可选择安装孔配合螺丝固定安装传感器。

优选的，所述充放电电源管理器与所述USB充电接口连接，当锂电池中储存的电能耗尽时，可通过USB充电接口对内置的锂电池进行充电，重复使用，不会造成资源浪费，而且充电便捷快速，不会中断监测，实现了连续监测。

优选的，所述壳体由铝合金材质制成，轻便，价格低廉。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，设计原理为：MCU控制器分析采集到的X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度是否高于预设的设定值，以决定是发送报警指令，还是控制整个传感器低功耗运行，有效节省了能耗，延长了使用寿命；

(2)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，其结构简单、设计巧妙、效果显著；

(3)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，应用范围广，可应用于防盗、防撞、野外监测、防灾，如监测山体滑坡、水坝承受水的冲击力、地震等；

(4)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，内置锂电池待机时间长，使用寿命长，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器和电池，减小了人力和时间投入；

(5)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，可根据不同的应用场所需求选择合适的固定安装方式，灵活快捷，实用性强，安全可靠，稳定牢固；

(6)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，三轴加速度的测量方式，监测更为全面，实现了信号高精度采集；

(7)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，用户端可通过数据传输模块实时监测传感器状态，如电池的剩余电量，可使用寿命，以及任何时间的振动状态等，实现了实时监控，更为安全可靠；

(8)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，采用NB-IoT无线通信，不仅低功耗传输，而且可直接接入公共网络传输数据；

(9)本实用新型所涉及的MEMS无线振动报警传感器，制造工艺简单，成本低，实用性强，应用范围广，适合大范围推广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为MEMS无线振动报警传感器的原理模块示意图；

图2为MEMS无线振动报警传感器的组成连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

本实施例提供一种MEMS无线振动报警传感器，其原理模块图和组成连接示意图详见附图1和2所示：包括设置在壳体内的电源模块、采样模块、数据传输模块和控制模块；

其中，

--所述电源模块包括内置锂电池和充放电电源管理器，通过所述充放电电源管理器给传感器的运行提供电能；内置锂电池使得传感器能够独立运行，不用连接电源插座，方便使用，扩宽了应用范围；而且锂电池的待机时间长，使用寿命长，使用寿命长达2 年，实现了连续长时间监测采集数据，有效避免了频繁更换电池，影响监测等问题；

--所述采样模块为MEMS传感器，用于采集X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度，其集传感器和A/D采样模块为一体，更为智能化，有效节省了空间，减少了传感器的体积，以及减轻了传感器重量，且三轴加速度的测量方式，监测更为全面，采集到的数据更为准确；

--所述控制模块为MCU控制器，用于分析处理接收到的振动加速度幅度，当判断出振动加速度幅度高于预设的设定值时，发送报警指令；当判断出振动加速度幅度低于或等于预设的设定值时，控制整个传感器低功耗运行；如此，节省了能耗，延长了使用寿命，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器，减小了人力和财力投入；

--所述数据传输模块采用NB-IoT无线通信，用于将报警指令通过无线天线传输给用户端，以及用户端通过数据传输模块实时监测传感器状态，即用户端为：报警指令通过数据传输模块传输给云端服务器，再传输给工作人员的手机APP，工作人员直接在APP 上调取采集的数据，监测电池剩余电量的待机时长，可使用寿命，以及任何时间的振动状态等；NB-IoT无线通信不仅低功耗传输，而且可直接接入公共网络传输数据，延长了使用寿命。

进一步的，所述壳体的一侧壁上设有射频天线，用于发射无线信号，方便数据传输。

进一步的，所述壳体的另一侧壁上设置有USB充电接口、电源指示灯和工作状态/通讯指示灯。

进一步的，所述壳体的背部设有磁座或安装孔，用于安装固定传感器，不同的场所可选择与之适用的安装方式，如带金属物的装置上，可选择磁座的方式，若为非金属材质的装置，则可选择安装孔配合螺丝固定安装传感器。

进一步的，所述充放电电源管理器与所述USB充电接口连接，当锂电池中储存的电能耗尽时，可通过USB充电接口对内置的锂电池进行充电，重复使用，不会造成资源浪费，而且充电便捷快速，不会中断监测，实现了连续监测。

进一步的，所述壳体由铝合金材质制成，轻便，价格低廉。

本实施例具有如下的有益效果：

(1)MCU控制器分析采集到的X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度是否高于预设的设定值，以决定是发送报警指令，还是控制整个传感器低功耗运行，有效节省了能耗，延长了使用寿命；

(2)其结构简单、设计巧妙、效果显著；

(3)应用范围广，可应用于防盗、防撞、野外监测、防灾，如监测山体滑坡、水坝承受水的冲击力、地震等；

(4)内置锂电池待机时间长，使用寿命长，可连续长时间监测同一场所的振动，不用频繁更换传感器和电池，减小了人力和时间投入；

(5)可根据不同的应用场所需求选择合适的固定安装方式，灵活快捷，实用性强，安全可靠，稳定牢固；

(6)三轴加速度的测量方式，监测更为全面，实现了信号高精度采集；

(7)用户端可通过数据传输模块实时监测传感器状态，如电池的剩余电量，可使用寿命，以及任何时间的振动状态等，实现了实时监控，更为安全可靠；

(8)采用NB-IoT无线通信，不仅低功耗传输，而且可直接接入公共网络传输数据；

(9)制造工艺简单，成本低，实用性强，应用范围广，适合大范围推广。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (6)

1.一种MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，包括设置在壳体内的电源模块、采样模块、数据传输模块和控制模块；

其中，

--所述电源模块包括内置锂电池和充放电电源管理器，通过所述充放电电源管理器给传感器的运行提供电能；

--所述采样模块为MEMS传感器，用于采集X、Y、Z三个方向上的振动加速度幅度；

--所述控制模块为MCU控制器，用于分析处理接收到的振动加速度幅度，当判断出振动加速度幅度高于预设的设定值时，发送报警指令；当判断出振动加速度幅度低于或等于预设的设定值时，控制整个传感器低功耗运行；

--所述数据传输模块采用NB-IoT无线通信，用于将报警指令通过无线天线传输给用户端，以及用户端通过数据传输模块实时监测传感器状态。

2.根据权利要求1所述的MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，所述壳体的一侧壁上设有射频天线。

3.根据权利要求1所述的MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，所述壳体的另一侧壁上设置有USB充电接口、电源指示灯和工作状态/通讯指示灯。

4.根据权利要求1所述的MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，所述壳体的背部设有磁座或安装孔。

5.根据权利要求3所述的MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，所述充放电电源管理器与所述USB充电接口连接。

6.根据权利要求1所述的MEMS无线振动报警传感器，其特征在于，所述壳体由铝合金材质制成。