CN219474651U - 一种低功耗传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业通信设备技术领域，具体公开了一种低功耗传感器，包括采集箱，箱体内设有数据采集模块和数据传输模块；数据传输模块包括第二低功耗单元，以及分别与第二低功耗单元连接的第二总线单元、第二存储单元、通讯单元以及第二电源单元；第二电源单元包括内置电源和外置电源；内置电源包括电源管理组件、采集电源组件、低功耗电源组件、总线电源组件、存储电源组件以及通讯电源组件。本申请通过对箱体内部结构的合理布置，增加箱体内部空间，提高箱体内散热性能，减少电源能耗。同时将电源按照使用需求进行划分，在需要时导通，对电量实行精准分配管控。并且通过低功耗单元降低功耗，有效提升电源使用时长，增加传感器使用寿命。

Description

一种低功耗传感器

技术领域

本实用新型涉及工业通信设备技术领域，具体涉及一种低功耗传感器。

背景技术

数字化车间现已成为装备制造业技术发展的必然趋势，其是信息技术和先进制造技术的有机结合，其通过网络及信息系统实现生产设备、检测设备、运输设备以及机器人等数控自动化设备的互联互通，自动感知物料、人员、设备、生产工艺与环境等制造过程信息，进而通过实时数据分析，进行车间运营的自主决策和快速自组织生产。

而要想实现信息的互联互通，都需要对各项设备的实时信息进行有效采集，及时进行备份传输，通过信息数据掌握设备的运行状态。现在都是在设备上安装传感器来获取设备的运行数据信息。但现在为了获取全面的设备数据，传感器需要一直处于工作状态，导致传感器功耗高，整体待机时间较短。同时由于传感器一直处于工作状态，其内部热量高，散热性能较低，导致传感器自身功耗增加，从而电量消耗严重，增加不必要的功耗，降低传感器的使用寿命。而若设备安装在偏远地区，网络环境不理想的情况下，传感器中数据无法及时送出，容易造成数据丢失。

因此，为了解决传感器功耗高，使用寿命短的问题，现在需要提供一种低功耗传感器。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种低功耗传感器，解决传感器功耗高，使用寿命短的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型主要用于降低传感器功耗，延长传感器的使用寿命。具体为提供一种低功耗传感器，包括采集箱，所述采集箱包括箱体，箱体内设有相互连通的数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块用于采集并处理数据；所述数据传输模块用于将数据传输至云端；

所述数据传输模块包括第二低功耗单元，以及分别与所述第二低功耗单元连接的第二总线单元、第二存储单元、通讯单元以及第二电源单元；所述第二电源单元包括内置电源和外置电源；

所述内置电源包括电源管理组件，以及分别与电源管理组件连接的采集电源组件、低功耗电源组件、总线电源组件、存储电源组件以及通讯电源组件；所述采集电源组件上设有用于控制数据采集模块的导通端；所述低功耗电源组件上设有用于控制所述第二低功耗单元的导通端；所述总线电源组件上设有用于控制第二总线单元的导通端；所述存储电源组件上设有用于控制所述第二存储单元的导通端；所述通讯电源组上设有用于控制所述通讯单元的导通端。

本方案的原理及优点是：通过对箱体内部结构的合理布置，增加箱体内部空间，从而提高箱体内散热性能，降低传感器内部温度，减少对电源能耗。同时通过将电源按照传感器内部结构的使用需求进行划分连接，在需要使用时导通，不使用时进入休眠状态，从而减少内部能源的消耗，对电量实行精准分配管控，提高电源使用率。并且通过设置低功耗单元，在功耗较大时导通，进一步控制内部功耗，整体降低传感器功耗，有效提升电源使用时长，从而增加传感器使用寿命。

进一步的，所述外置电源和内置电源与所述数据传输模块切换连接，并按照设定的优先级为所述数据传输模块供电。将外置电源使用优于内置电源，从而保证内置电源的需求供电，充分发挥内置电源的电量效率，降低不必要的损耗。

进一步的，所述数据采集模块包括第一电源单元、第一低功耗单元，以及分别与第一低功耗单元连接的第一总线单元、第一存储单元、采集单元以及控制单元；所述第一电源单元与所述第二电源单元连接；所述第一总线单元与所述第二总线单元连接。通过第二电源单元为数据采集模块供电，保证供电线路统一，节省单独设置电源，能够更精准的管控电源使用量，有效降低功耗。

进一步的，所述电源管理组件与所述第一电源单元连接，并通过所述第一电源单元分别控制第一低功耗单元、第一总线单元、第一存储单元、采集单元以及控制单元的开关。对各个单元的用电情况进行单独管控，保证在未采集数据时电源为关闭状态，进而降低待机功耗，有效提高电源使用率，延长电源使用时长。

进一步的，在所述外置电源和内置电源之间设有二极管。通过增加二极管可有效防止在外置电源导通时对内置电源进行充电，以此保护内置电源，避免损伤内置电源，有效提高内置电源寿命。

进一步的，所述数据采集模块设于箱体左侧，所述采集单元与箱体内表面抵接。将采集单元设于左侧，并与箱体内表面抵接，能够更精准的采集设备的温度和振动数据，保证数据采集的稳定性和及时性。

进一步的，所述采集箱外侧开设有多个用于安装连接的槽口、固件恢复按钮和电源控制按钮。便于安装和使用，同时通过合理设计将内部线路优化，减少内部线路占用体积，整体降低内部占用空间，从而提升内部散热性能。并且通过固件恢复按钮实现固件自恢复功能，在出现故障时，可通过固件恢复按钮对设备进行恢复，避免系统故障。通过电源控制按钮可实时控制电源导通，使用更灵活便捷。

进一步的，所述箱体上设有，所述箱体与盖体之间设有密封圈，所述密封圈一体成型。所述密封圈四个角上具有向内凹折的孔槽。通过密封圈增加采集箱的密封性能，并且通过孔槽更便于安装，减少连接缝隙，提高采集箱防水防尘效果，更能满足偏远恶劣环境的安装使用，保证稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一种低功耗传感器的爆炸结构图；

图2为本实用新型一种低功耗传感器的硬件系统架构图；

图3为本实用新型一种低功耗传感器中数据传输模块电源控制电路图；

图4为本实用新型一种低功耗传感器中数据采集模块第一电源单元控制电路图；

图5为本实用新型一种低功耗传感器中低功耗单元电源控制电路图；

图6为本实用新型一种低功耗传感器中存储单元电源控制电路图；

图7为本实用新型一种低功耗传感器中通讯单元电源控制电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：采集箱1、箱体11、盖体12、密封圈13、数据采集模块2、第一电源单元201、第一低功耗单元202、第一总线单元203、第一存储单元204、采集单元205、控制单元206、数据传输模块3、第二低功耗单元301、第二总线单元302、第二存储单元303、通讯单元304、第二电源单元305、内置电源311、外置电源312、电源管理组件321。

实施例基本如附图1所示：一种低功耗传感器，用于采集现场设备的振动和温度数据，并通过移动网络或者以太网将数据传输至云端。具体包括整体呈长方体结构的采集箱1，所述采集箱1包括箱体11和通过螺栓固定在所述箱体11上的盖体12，在所述箱体11与盖体12之间设有密封圈13，所述密封圈13为一体成型的长方形结构，所述密封圈13四个角上具有向内凹折的孔槽，以便于螺栓穿过密封圈13固定在箱体上，增加箱体11与盖体12之间的密封性，提高传感器防水防尘性能。所述采集箱1的箱体11一侧开设有多个用于安装连接的槽口、固件恢复按钮和电源控制按钮。所述槽口为三个，分别用作电源接口、网络接口和存储接口；所述固件恢复按钮用于当设备出现故障时，通过长按固件恢复按钮对设备进行恢复，避免系统出现故障；所述电源控制按钮用于对内置电源进行导通控制，提高设备使用灵活性。

具体的，如附图2所示，所述箱体11内设有数据采集模块2和数据传输模块3。所述数据采集模块2与所述数据传输模块3之间通过RS-485总线和modbus(网络通讯协议)总线连接，通过modbus总线可对数据采集模块2配置独立的设备地址，精准识别数据采集模块2状态，并可对数据采集模块2进行实时ota固件升级，实现无缝替换升级，避免固件失效，防止数据丢失，同时通过modbus总线有效降低数据发送时间，节省系统功耗。所述数据采集模块2设于所述箱体11左侧，并抵接箱体11内表面，便于采集设备数据信息。所述数据传输模块3设于箱体右侧，便于对采集的数据进行处理并传输。

具体的，所述数据采集模块2包括第一电源单元201、第一低功耗单元202，以及分别与第一低功耗单元202连接的第一总线单元203、第一存储单元204、采集单元205以及控制单元206。所述第一电源单元201用于为数据采集模块2供电；所述第一总线单元203为RS-485总线，用于数据传输。所述第一存储单元204用于将采集的数据进行临时保存；所述采集单元205用于采集设备的温度数据和振动数据，所述采集单元205包括用于采集设备温度的温度传感器，用于采集设备振动数据的振动传感器，以及与所述温度传感器和振动传感器连接的内存模块；所述温度传感器与所述箱体11内表面抵接。所述控制单元205为高速三轴自适应巡航控制系统，用于控制数据采集模块2运行。

具体的，所述数据传输模块3包括第二低功耗单元301，以及分别与所述第二低功耗单元301连接的第二总线单元302、第二存储单元303、通讯单元304以及第二电源单元305。所述第一低功耗单元201和第二低功耗单元301用于当出现功耗较大时导通，以降低系统功耗。所述第二总线单元302为RS-485总线，并与所述第一总线单元202连接，所述数据采集模块2的数据通过所述第一总线单元202传输至第二总线单元302。所述通讯单元304用于将数据传输至云端或终端，所述通讯单元304包括2G模件，以及与2G模件连接的SIM卡(用户身份识别卡)和天线。

具体的，所述第二电源单元305为主电源，用于为系统供电。所述第二电源单元305包括内置电源311和外置电源312；所述内置电源311为大容量的锂电池组，能够实现长达3个月的供电需求；所述外置电源312为外接电源。所述内置电源311和外置电源312与所述数据传输模块3切换连接，并按照设定的优先级进行供电；当外置电源312接通时，优先使用外置电源312为系统供电，停用内置电源311；当外置电源312断开时，采用内置电源311为系统供电。

具体的，所述内置电源311包括电源管理组件321，以及分别与电源管理组件321连接的采集电源组件、低功耗电源组件、总线电源组件、存储电源组件以及通讯电源组件。所述电源管理组件321用于根据用电需求管理分配供电量，并及时进行供电开关。

具体的，所述采集电源组件首先与所述数据传输模块3连接，然后通过所述数据传输模块3为所述数据采集模块2供电。所述数据传输模块3中的电源控制电路如附图3所示，其中外置电源312与端口501连接；内置电源311与端口502连接；端口503为给系统供电电源，即与所述第一电源单元201连接供电；端口504为电源开关，与采集箱1上的电源控制按钮连接。同时在箱体11外侧设有与电源开关相对应的开关按钮。当外置电源312接通时，Q3断开，端口501直接通过端口503给系统供电；当外置电源312断开时，Q3导通，此时，内置电源311中的采集电源组件将通过端口502给系统供电。同时在电路中增加二极管防止在外置电源312供电时对内置电源充电，防止损坏内置电源311，以此提高内置电源311使用寿命。

具体的，所述数据采集模块2的供电通过第一电源单元201提供。所述第一电源单元201的电路控制图如附图4所示，其中端口401为电源端口，并与端口503连接；其采用低导通电阻MOS控制是否要提供电源，在未采集数据时，将关闭供电，使数据采集模块2处于休眠状态，以此降低功耗，节省电量；端口402为电源控制端，与所述电源管理组件321连接，将电源转化为高电平。

具体的，所述低功耗电源组件用于控制低功耗单元的供电导通，所述低功耗单元的控制电路如附图5所示，其通过V3_0端口分别与所述第一总线单元203和第二总线单元302连接，并由第二总线单元302向所述第一总线单元203供电，同时采用增加MOS开关控制电路的导通，在外设功耗较大时导通，从而降低系统功耗量。同时通过总线电源组件对总线单元的电源进行控制，在不使用时可关闭电源，以节省电源电量使用。

具体的，所述存储电源组件用于控制所述存储单元的供电开关；所述存储电源组件电路控制图如附图6所示，其中端口601为电源连接控制端口，并分别与所述第一低功耗单元202和第二低功耗单元301连接；当不使用时可通过控制端口关闭电源。

具体的，所述通讯电源组件用于控制通讯单元304的供电开关；所述通讯电源组件电路控制图如附图7所示，其中701为电源连接控制端口，并与所述电源管理组件321连接，当不使用时可通过电源连接控制端口关闭电源。

本实施例中，通过对各个结构的合理布局减少结构的占用面积，减少传感器内模块占用体积，更便于排布安装，同时有效减少内部结构的走线，增加模块内部空间，利于提升传感器散热效果，降低传感器内部温度，以此降低内部能源消耗。并且通过设置密封圈可加强传感器的防水防尘性能，保护内部结构安全稳定，降低故障几率。

同时，将电源供电按照实际使用需求进行划分，并对每状态组件的电源设置控制开关，从而有效合理的使用电源，在不使用时能够及时关闭，有效减少待机未使用的情况，从而节省电源电量，同时对每个模块设置低功耗单元，在功耗较大时及时导通，以此降低整个系统的功耗，延长传感器使用寿命，更利于在偏远地区安装使用，达到有效的数据采集传输。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种低功耗传感器，其特征在于：包括采集箱，所述采集箱包括箱体，箱体内设有相互连通的数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块用于采集并处理数据；所述数据传输模块用于将数据传输至云端；

所述数据传输模块包括第二低功耗单元，以及分别与所述第二低功耗单元连接的第二总线单元、第二存储单元、通讯单元以及第二电源单元；所述第二电源单元包括内置电源和外置电源；

所述内置电源包括电源管理组件，以及分别与电源管理组件连接的采集电源组件、低功耗电源组件、总线电源组件、存储电源组件以及通讯电源组件；所述采集电源组件上设有用于控制数据采集模块的导通端；所述低功耗电源组件上设有用于控制所述第二低功耗单元的导通端；所述总线电源组件上设有用于控制第二总线单元的导通端；所述存储电源组件上设有用于控制所述第二存储单元的导通端；所述通讯电源组上设有用于控制所述通讯单元的导通端。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述外置电源和内置电源与所述数据传输模块切换连接，并按照设定的优先级为所述数据传输模块供电。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述数据采集模块包括第一电源单元、第一低功耗单元，以及分别与第一低功耗单元连接的第一总线单元、第一存储单元、采集单元以及控制单元；所述第一电源单元与所述第二电源单元连接；所述第一总线单元与所述第二总线单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述电源管理组件与所述第一电源单元连接，并通过所述第一电源单元分别控制第一低功耗单元、第一总线单元、第一存储单元、采集单元以及控制单元的开关。

5.根据权利要求2所述的一种低功耗传感器，其特征在于：在所述外置电源和内置电源之间设有二极管。

6.根据权利要求3所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述数据采集模块设于箱体左侧，所述采集单元与箱体内表面抵接。

7.根据权利要求1所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述采集箱外侧开设有多个用于安装连接的槽口、固件恢复按钮和电源控制按钮。

8.根据权利要求1所述的一种低功耗传感器，其特征在于：箱体上设有盖体，在箱体与盖体之间设有密封圈，所述密封圈一体成型。

9.根据权利要求8所述的一种低功耗传感器，其特征在于：所述密封圈四个角上具有向内凹折的孔槽。