CN211827543U - 无线传感器模块组件和用于加工环境的无线传感器系统 - Google Patents

无线传感器模块组件和用于加工环境的无线传感器系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种无线传感器模块组件和用于加工环境的无线传感器系统。该无线传感器模块组件包括：传感器壳体，该传感器壳体容纳感测元件，该感测元件被配置为感测加工过程的特性并生成指示该特性的传感器信号。该传感器模块组件包括：无线设备壳体，该无线设备壳体容纳被配置为接收传感器信号的通信电路以及被配置为将传感器信号以无线方式发送给远程设备的无线发射器。该传感器模块组件还包括：通信电缆，该通信电缆将传感器壳体中的感测元件通信地耦接到无线设备壳体中的通信电路。

Description

无线传感器模块组件和用于加工环境的无线传感器系统
技术领域
本实用新型总体上涉及传感器系统，并且更具体涉及工业加工监控系统中的加工传感器。
背景技术
加工工业通常使用气体传感器来检测特定气体的存在，这通常是安全系统的一部分。这很重要，因为许多气体可能对人类健康和/或环境有害。工业气体传感器通常被安装在工厂或控制室的加工区域或要被保护的区域附近。通常，工业气体传感器被安装在固定位置处，并且电缆将气体传感器连接到监控系统。
上面的讨论仅被提供用于一般的背景信息，并不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
实用新型内容
一种传感器模块组件，包括：传感器壳体，该传感器壳体容纳感测元件，该感测元件被配置为感测流体的特性并生成指示该特性的传感器信号。该传感器模块组件包括：无线设备壳体，该无线设备壳体容纳被配置为接收传感器信号的通信电路以及被配置为将传感器信号以无线方式发送给远程设备的无线发射器。该传感器模块组件还包括：通信电缆，该通信电缆将传感器壳体中的感测元件通信地耦接到无线设备壳体中的通信电路。
为了以简化形式介绍一些概念而提供本实用新型内容，所述概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本实用新型内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1是示出一个示例无线传感器组件的图。
图2是示出一个示例传感器和无线设备组件的图。
图3是示出示例多传感器和无线设备组件的图。
图4是示出一个示例传感器和无线设备组件的框图。
具体实施方式
气体传感器可用于检测可燃、易燃和有毒气体。气体传感器可以包括红外定向传感器、超声传感器、电化学气体传感器和半导体传感器。
图1是示出示例传感器系统的图。如图所示，传感器系统100包括感测加工过程(process)104的特性的传感器模块102。为了感测该特性，传感器模块102具有与加工过程104接触的感测元件108。例如，感测元件可以是气体传感器，并且加工过程104可以包含一种或多种气体。例如，感测元件108可以是二氧化碳检测器，并且加工过程104包含对二氧化碳敏感的生物反应。
传感器模块102包括壳体106，在壳体106中容纳并保护被耦接到感测元件108的电路。壳体106还容纳被耦接到无线组件112的通信电路，该通信电路实现将感测到的特性传送给另一远程设备的无线通信。
传感器模块102还包括用户接口110。用户接口110可以包括显示器，该显示器示出指示由感测元件108感测到的特性的当前值。例如，以百万分比(PPM)为单位的加工过程104中的一氧化碳的浓度值，或以百分比为单位的加工过程104中的氧气的浓度值。用户接口110还可以具有允许对传感器模块102进行控制的用户可致动的机构。例如，有助于在传感器模块102和远程设备之间建立无线连接的机构。
虽然在传感器模块的壳体106内包括无线组件可能是方便的，但是当传感器模块102(并且因此用户接口110)处于受限制或不可进入的空间中时，建立无线连接可能是有问题的。另外，在加工环境中的每个传感器模块102上包括无线组件112可能是高成本的，并且可能增加管理加工环境的复杂度。
图2是示出远程传感器和无线设备组件的一个示例的图。如图所示，远程传感器202位于不可进入区域201中并且感测加工过程204 的特性。说明性地，远程传感器202不包括允许由远程传感器202内的感测元件所感测到的数据的远程通信的无线组件。相反，远程传感器202被连接到无线设备206，无线设备206可以将来自远程传感器 202的数据以无线方式传送给远程设备(例如，加工过程控制站、数据分析中心等)。远程传感器202通过有线连接(例如，电缆208)将数据传输给无线设备206。
电缆208具有实现与远程传感器202的连接的第一接口207和实现与无线设备206的连接的第二接口209。接口207和接口209可以包括永久性连接(例如，焊料、压接等)和/或可以包括可移除的连接 (例如，凸/凹连接、接触连接等)。
接口209可以经由电缆接口210被间接地耦接到无线设备206。如图所示，电缆接口210包括接口总线，该接口总线包括允许可移除地耦接到无线设备206的引脚和锁定机构。在其他示例中，电缆接口 210也可以以其他方式耦接到无线设备206。电缆接口210还可允许多条电缆连接到无线设备206，如图3所示。
如图所示，远程传感器202位于不可进入区域201中，而无线设备206位于可进入区域203中。可进入区域包括用户可以相对容易地进入或接近的区域。例如，可进入区域可以允许用户进入而无需穿戴任何危险材料防护设备(例如，呼吸器、HAZMAT防护服、辐射防护设备等)。作为另一个示例，如果某一区域很难在物理上接近(例如，在其他设备后面、远高于或远低于工作区域、在狭窄的空间中等)，那么即使该区域不需要防护装备，也可以是不可进入的。因此，如果传感器202位于不可进入区域201中，则使其用户接口(例如，用于控制无线连接的接口)位于可进入区域203中可能是有益的。例如，无线设备206可以包括类似于图1中的用户接口110的用户接口。
图3是示出耦接到无线设备的多于一个传感器的图。如图所示，传感器202-1经由电缆208-1耦接到无线设备206，并且传感器202-2 经由电缆208-2耦接到无线设备206。电缆208-1和电缆208-2都经由与接口209的直接连接耦接到无线设备206。在其他示例中，可能电缆208-1或电缆208-2中的仅一个被直接连接到接口209，并且远程传感器202-1和远程传感器202-2替代地经由电缆208-3相互连接，并且因此它们的感测数据经由电缆208-1或电缆208-2传送给无线设备 206。这样，传感器被链式连接在一起，并且只有一条电缆被连接到无线设备206并传送来自传感器202-1和传感器202-2的数据。在其他示例中，可以针对每个传感器202而存在无线设备206。
图4是示出示例传感器和远程无线设备组件的框图。说明性地，传感器202经由电缆208耦接到无线设备206并与其通信。传感器202 包括壳体211，壳体211容纳或以其他方式耦接各种不同的组件，这些组件提供传感器202的功能。
传感器202包括与对象或环境直接或间接接触并感测该对象/环境的特性的感测元件212。感测元件212生成指示其正在感测的特性的传感器信号。例如，感测元件212可以感测加工过程204的特性并输出随该特性变化的电压。测量电路214通信地耦接到感测元件212，以调节或以其他方式处理由感测元件212生成的传感器信号。例如，测量电路214可以包括放大器、模数转换器、滤波器等。例如，假设传感器202输出给定的模拟电压，在这种情况下，测量电路214可以包括模数转换器和用于将电压转换为某一指标(例如，以百分比为单位的氧气浓度)的一些处理逻辑。
传感器202还包括通信电路216，通信电路216通信地耦接到测量电路214和电缆接口218。通信电路216可以将来自测量电路系统 214的数据传送给其他组件(例如，无线设备206)。在传送之前，通信电路216可以进一步处理数据，例如，以更合适进行传送的形式来安排数据(例如，编码等)。如图所示，通信电路216经由电缆接口 218通过电缆208将数据传送给其他组件。
电缆接口218可以包括到电缆208的接口207的永久性连接(例如，焊料、压接等)和/或可以包括可移除的连接(例如，凸/凹连接、接触连接等)。电缆接口218也可以包括允许传感器202链式连接在一起的连接，例如，图3中的电缆208-3。
传感器202的上述组件可以由电源220供电。在一些示例中，传感器202可以另外地或备选地由外部电源供电。当然，这些组件仅是示例，并且传感器202也可以包括其他项，如框226所示。
通信电缆208说明性地包括耦接到传感器202的接口207和耦接到无线设备206的接口209。接口207和/或接口209可以包括永久性连接(例如，焊料、压接等)和/或可以包括可移除的连接(例如，凸 /凹连接、接触连接等)，以促进与它们的相应部件的连接。在一些示例中，传感器202具有接口209，接口209可以直接连接到电缆接口 210而无需使用电缆208。
通信电缆208经由通信线228来促进传感器202和无线设备206 之间的数据传输。通信线228可以包括各种不同的数据管线。例如，通信线228可以包括导电材料(例如，铜、银、金等)、光纤等。在一些示例中，通信电缆208还可以经由电力线230向传感器202或无线设备206供电。
通信电缆208可以包括护套232，护套232提供防止物理接触、化学、紫外线抵抗或其他磨损或损坏的保护。通信电缆208还包括绝缘材料234，其保护通信线228和电力线230不受外部影响(例如，电/磁/放射性干扰、噪声等)。通信电缆208也可以包括其他项，如框236所示。
无线设备206包括壳体248，壳体248容纳或以其他方式耦接到无线设备206的组件。如上所述，无线设备206经由电缆208以无线方式传送从其传感器202接收到的数据。电缆208经由电缆接口210 物理耦接到无线设备206。电缆接口210可以包括允许电缆208耦接到无线设备206的永久性连接(例如，焊料、压接等)和/或可移除的连接(例如，凸/凹连接、接触连接等)。在一些示例中，电缆208可以免工具地(tool-lessly)耦接到无线设备206。
无线设备206包括传感器通信电路250，传感器通信电路250接收并处理通过电缆接口210接收到的信号。然后，无线设备206可以将该数据以无线方式传送给远程设备。一些加工工业无线通信协议的合适示例包括：高速通道可寻址远程换能器
Figure DEST_PATH_GDA0002665930150000061
协议、FOUNDATIONTM现场总线协议、或无线过程通信协议，例如IEC 62591 (2.4GHz ISM频段)。为了促进该无线传输，无线通信电路252对经由无线组件254以无线方式传输给远程位置的信号进行处理。无线组件254可以包括天线和其他广播组件。传感器通信电路250还可以将数据或命令发送给传感器202。例如，用户可以致动无线设备206的用户接口组件256，以控制传感器202的操作(例如，建立连接、运行校准、控制传感器灵敏度等)。
用户可以经由用户接口组件256与无线设备206进行交互，以初始化无线设备206(以及通过扩展传感器202)与另一个远程设备之间的无线连接。用户接口组件256可以包括显示器、电子按钮等，它们也可以促进对无线设备206和经由电缆208耦接到无线设备206的任何传感器202的其他功能的控制。
无线设备206的上述组件可以由电源258供电。在一些示例中，无线设备206可以另外地或备选地由外部电源或电力线230供电。当然，上述组件仅是示例，并且无线设备206也可以包括其他项，如框 260所示。
尽管已经参考优选实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离本实用新型的精神和范围。

Claims (15)

1.一种无线传感器模块组件，其特征在于，所述无线传感器模块包括：
传感器，包括：
感测元件，被配置为感测流体的特性并生成指示所述特性的传感器信号；
无线设备，包括：
通信电路，被配置为接收所述传感器信号；以及
无线发射器，被配置为将所述传感器信号以无线方式发送给远程设备；以及
通信电缆，所述通信电缆将所述感测元件通信地耦接到所述无线设备的所述通信电路。
2.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述传感器还包括传感器壳体，并且所述无线设备包括无线设备壳体，并且，所述传感器壳体和所述无线设备壳体彼此远离地设置。
3.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述通信电缆包括护套和绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述通信电缆包括电力线，所述电力线被配置为向所述传感器或所述无线设备供电。
5.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，还包括第二传感器，所述第二传感器包括：
第二感测元件，所述第二感测元件通过第二通信电缆耦接到所述通信电路。
6.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述无线设备包括用户接口机构。
7.根据权利要求6所述的传感器模块组件，其特征在于，所述用户接口机构包括显示器，所述显示器显示由所述传感器感测到的当前值。
8.根据权利要求6所述的传感器模块组件，其特征在于，所述用户接口机构包括用户可致动机构，所述用户可致动机构在被致动时校准所述传感器。
9.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述无线设备包括电缆接口，所述电缆接口接纳并且可移除地耦接到所述通信电缆。
10.根据权利要求9所述的传感器模块组件，其特征在于，所述电缆接口是免工具接口。
11.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述传感器被布置在加工环境的不可进入区域中，并且所述无线设备被布置在所述加工环境的可进入区域中。
12.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述无线发射器在2.4GHzISM频段上传送数据。
13.根据权利要求1所述的传感器模块组件，其特征在于，所述感测元件包括气体感测元件。
14.一种用于加工环境的无线传感器系统，其特征在于，所述无线传感器系统包括：
被布置在传感器壳体内的传感器，所述传感器感测加工过程的特性；
被布置在无线设备壳体内的无线发射器，所述无线发射器将数据传送给远程设备；
屏蔽通信电缆，所述屏蔽通信电缆将所述传感器通信地耦接到所述无线发射器，使得所述无线发射器从所述传感器接收指示所述特性的传感器信号；
其中，所述屏蔽通信电缆包括耦接到所述传感器的第一端和可移除地耦接到所述无线设备壳体的总线的第二端。
15.根据权利要求14所述的无线传感器系统，其特征在于，所述无线设备壳体的总线包括多个端口，每个端口被配置为接纳通信地耦接到多个传感器的多个屏蔽通信电缆中的一个屏蔽通信电缆。
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