CN220508235U - 一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，包括锂电池充电管理模块、锂电池、电池控制模块和电源管理模块，锂电池充电管理模块与锂电池连接，设有usb充电接口，用于对锂电池充电；锂电池用于供电；电池控制模块连接锂电池和电源管理模块，设有霍尔芯片，用于控制锂电池对电源管理模块进行供电；电源管理模块用于采集、处理和传输数据。无需更换电池，使用可充电的锂电池供电方式，减少浪费；使用霍尔开关的方式控制振动传感器的关闭和启动，更加方便快捷。
Description
技术领域
本实用新型涉及振动传感器领域，尤其涉及一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统。
背景技术
目前在对设备健康运行状态的监控中，已经出现越来越多使用无线振动传感器替换传统有线振动传感器系统的实用案例，相比于有线，无线振动传感器有着诸如安装维护便捷、成本低廉等优势。即使其表现出诸多优势，但在实际使用中，仍然存在一些问题，例如，为了保证传感器的续航，市面上大多采用能量密度高、驱动能力强的锂亚电池供电，但是锂亚电池作为一次电池，在电量使用殆尽后，只能报废处理，增加了循环成本，且不利于环保。并且在某些人员不方便维护的测点，例如高温环境、有潜在威胁人员安全的生产环境等，若需要对其更换电池或开关机都存在困难和风险。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的是提供能够节约能耗和方便开关控制的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统。
技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，包括锂电池充电管理模块、锂电池、电池控制模块和电源管理模块，
所述锂电池充电管理模块与所述锂电池连接，设有usb充电接口，用于对所述锂电池充电；
所述锂电池用于供电；所述电池控制模块连接所述锂电池和所述电源管理模块，设有霍尔芯片，用于控制所述锂电池对所述电源管理模块进行供电；
所述电源管理模块用于采集、处理和传输数据。
优选地，所述锂电池充电管理模块为BQ25170管理芯片。
进一步地，所述电源管理模块包括温度传感器、MEMS传感器、MCU核心控制模块、数据存储模块和无线通信模块，
所述MCU核心控制模块分别与所述温度传感器、MEMS传感器、数据存储模块和无线通信模块连接，用于振动传感器自检和数据处理；所述MEMS传感器用于将振动信号转化为数字信号；所述温度传感器用于检测温度；所述数据存储模块用于存储数据；所述无线通信模块用于无线数据传输。
优选地，所述MCU核心控制模块为STM32L452低功耗单片机。
优选地，所述无线通信模块为低功耗蓝牙芯片E104-BT02。
优选地，所述MEMS传感器为三轴振动芯片ADXL357。
优选地，所述温度传感器为LMT86芯片。
做为本实用新型的优选方式，所述温度传感器测量精度在±1℃以内。
优选地，所述数据存储模块为SRAM或FLASH芯片。
进一步地，所述锂电池设有四块电源模块，所述四块电源模块分别给所述温度传感器、所述MEMS传感器、所述MCU核心控制模块、所述数据存储模块和所述无线通信模块供电。
优选地，所述MCU核心控制模块和所述数据存储模块共用一块电源模块。
有益效果：本发明的有益之处在于，充电式无线振动传感器内部电池可重复利用，避免的电池更换的浪费；
本发明的有益之处在于，由于无需更换电池，电池和传感器结构设计成一体式，不可拆装，提高了传感器频响；
本发明的有益之处在于，霍尔开关可使工作人员无需通过物理按键开启或关闭传感器，只需要通过一个磁铁装置靠近传感器感应部位几秒钟，即可完成传感器的开启或关闭。
附图说明
图1是实施例振动传感器电路结构示意图；
图2是实施例电池控制模块电路原理图；
图3是实施例电源管理模块电路结构示意图；
图4是实施例温度传感器的电压与温度关系曲线图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，包括锂电池充电管理模块1、锂电池2、电池控制模块3和电源管理模块4，锂电池充电管理模块1与锂电池2连接，设有usb充电接口，用于对锂电池2充电，锂电池充电管理模块1采用BQ25170管理芯片。锂电池2用于供电。
电池控制模块3连接锂电池2和电源管理模块4，设有霍尔芯片，用于控制锂电池2对电源管理模块4进行供电；如图2所示，电池控制模块3采用霍尔芯片CC6201ST芯片进行电路控制，当传感器处于关闭状态时，使用磁性装置靠近此芯片，芯片的VOUT管脚输出高电平，Q1导通，MCU核心控制模块43检测到POWER_MON端口为高电平后，将端口POWER_CTL置高，则Q1、Q2处于导通状态，VCC_BAT为传感器供电。当磁性装置撤出，电路处于自锁状态，可一直进行工作。当传感器处于运行状态时，使用磁性装置靠近此芯片，芯片的VOUT管脚输出高电平，Q1导通，MCU核心控制模块43检测到POWER_MON端口为高电平后，将端口POWER_CTL置低，则Q1、Q2处于暂时导通状态，VCC_BAT为传感器供电。当磁性装置撤出，则Q1、Q2关闭，传感器关闭。
电源管理模块4用于采集、处理和传输数据。如图3所示，电源管理模块4包括温度传感器41、MEMS传感器42、MCU核心控制模块43、数据存储模块44和无线通信模块45；MCU核心控制模块43为STM32L452低功耗单片机，分别与温度传感器41、MEMS传感器42、数据存储模块和无线通信模块连接，用于振动传感器自检和数据处理；MEMS传感器42为三轴振动芯片ADXL357，用于将振动信号转化为数字信号；温度传感器41为LMT86芯片，用于检测温度；温度传感器41测量精度在±1℃以内。数据存储模块44为SRAM或FLASH芯片，用于存储数据；无线通信模块45为低功耗蓝牙芯片E104-BT02，用于无线数据传输。锂电池2设有四块电源模块，本实施例采用四块3.3V的电源模块分别给温度传感器41、MEMS传感器42、MCU核心控制模块43、数据存储模块44和无线通信模块45供电。其中，MCU核心控制模块43和数据存储模块44共用一块电源模块。
工作原理：锂电池充电管理模块1设有USB充电接口，当锂电池2供电不足时，通过USB充电接口对锂电池2进行充电，充电电流可通过设置锂电池充电管理模块1内部电阻进行控制，当电池电量充满时，锂电池充电管理模块1自动切断充电回路，防止电流反充；电池控制模块3采用霍尔芯片CC6201ST芯片进行电路控制，使用磁性装置靠近和撤出控制振动传感器的导通与关闭；当振动传感器处于关闭状态时，使用磁性装置靠近电池控制模块3，锂电池2进行供电，振动传感器运行；撤出磁性装置，电路自锁，振动传感器持续工作；再次使用磁性装置靠近电池控制模块3，锂电池2继续供电，振动传感器继续运行，撤出磁性装置，锂电池2停止供电，振动传感器关闭。当电池控制模块3导通时，锂电池2进行供电，电源管理模块4运行，锂电池2设有四块3.3V的电源模块分别给电源管理模块4中的各模块供电，其中MCU核心控制模块43和数据存储模块44共用一块独立的3.3V电源模块进行稳压供电，无线通信模块45、温度传感器41和MEMS传感器42分别用三块独立的3.3V的电源模块进行供电。为了最大限度的降低电池损耗，系统将无线通信模块的供电与存储芯片以及温度传感器的供电分开，低功耗模式下，休眠电流达到uA级别。温度传感器41采集环境和设备温度，测量精度在±1℃范围内，温度传感器41将采集的温度值转化为相应电压值，MCU核心控制模块43通过AD端口读取电压值，再通过如图4所示的电压与温度关系曲线图找出实际温度值；MEMS传感器42内部集成有ADC采集模块，将采集到的振动信号转化为数字信号；数据存储模块44存储振动信号；MCU核心控制模块43不仅可以存储、处理和发送数据信号，还可以实现电池电压自检和传感器自检等功能；无线通信模块45将数据通过无线传输的方式传输给用户。传输距离可达100米以上，有效解决了有线传感器布线复杂的局限性。同时支持快速组网，可扩展性强。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，包括锂电池充电管理模块、锂电池、电池控制模块和电源管理模块，
所述锂电池充电管理模块与所述锂电池连接，设有usb充电接口，用于对所述锂电池充电；
所述锂电池用于供电；所述电池控制模块连接所述锂电池和所述电源管理模块，设有霍尔芯片，用于控制所述锂电池对所述电源管理模块进行供电；
所述电源管理模块用于采集、处理和传输数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述锂电池充电管理模块为BQ25170管理芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述电源管理模块包括温度传感器、MEMS传感器、MCU核心控制模块、数据存储模块和无线通信模块，
所述MCU核心控制模块分别与所述温度传感器、MEMS传感器、数据存储模块和无线通信模块连接，用于振动传感器自检和数据处理；所述MEMS传感器用于将振动信号转化为数字信号；所述温度传感器用于检测温度；所述数据存储模块用于存储数据；所述无线通信模块用于无线数据传输。
4.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述MCU核心控制模块为STM32L452低功耗单片机。
5.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述无线通信模块为低功耗蓝牙芯片E104-BT02。
6.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述MEMS传感器为三轴振动芯片ADXL357。
7.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述温度传感器为LMT86芯片。
8.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述数据存储模块为SRAM或FLASH芯片。
9.根据权利要求3所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述锂电池设有四块电源模块，所述四块电源模块分别给所述温度传感器、所述MEMS传感器、所述MCU核心控制模块、所述数据存储模块和所述无线通信模块供电。
10.根据权利要求9所述的一种基于霍尔开关的无线充电振动传感器系统，其特征在于，所述MCU核心控制模块和所述数据存储模块共用一块电源模块。
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