CN220690268U - 一种自供电无线振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器设备技术领域，提供一种自供电无线振动传感器，安装在被测物体上，包括：底座、热电转换单元、散热机构、振动传感芯片、蓄电单元以及控制模块；所述底座与被测物体连接，且所述热电转换单元设在所述底座上，所述热电转换单元的与所述蓄电单元连接；所述散热机构与所述热电转换单元连接，且所述散热机构环绕在所述振动传感芯片以及底座的外围；所述蓄电单元、所述热电转换单元、所述振动传感芯片以及所述控制模块相互连接，所述热电转换单元将产生的电能传输到所述蓄电单元中进行储存，所述蓄电单元为所述振动传感芯片以及所述控制模块进行供电。

Description

一种自供电无线振动传感器

技术领域

本实用新型属于传感器设备技术领域，具体涉及一种自供电无线振动传感器。

背景技术

在日常工作生产中，无线振动传感器通过电池进行供电，现有技术中无线振动传感器的功耗大，或是电池蓄电量低，导致电池无法长期为无线振动传感器供电，因此需要经常更换电池，同时由于无法预先判断每个电池的电量，因此也增加了电池更换过程中的工作量。为满足振动无线传感器的日常用电需求，确保无线振动传感器长期稳定工作，需要一种无线振动传感器自供电技术，以及基于该自供电技术的一整套电源监控管理方法

实用新型内容

为了克服现有技术，本实用新型的目的是提供一种自供电无线振动传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自供电无线振动传感器，安装在被测物体上，包括：底座、热电转换单元、散热机构、振动传感芯片、蓄电单元以及控制模块；所述底座与被测物体连接，且所述热电转换单元设在所述底座上，所述热电转换单元的与所述蓄电单元连接；所述散热机构的集热部与所述热电转换单元连接，且所述散热机构的散热部背向所述热电转换单元，且所述散热机构环绕在所述振动传感芯片、所述蓄电单元、所述控制模块以及底座的外围；所述蓄电单元、所述热电转换单元、所述振动传感芯片以及所述控制模块相互连接，所述热电转换单元将产生的电能传输到所述蓄电单元中进行储存，所述蓄电单元为所述振动传感芯片以及所述控制模块进行供电。

作为优选，所述散热机构包括外壳以及散热翅片，所述外壳为所述散热机构的集热部，所述散热翅片为所述散热机构的散热部；所述外壳内部设有容纳腔，所述外壳套设在所述振动传感芯片的外围，所述散热翅片设置在所述外壳的外围。

作为优选，所述散热翅片设置有多组，多组所述散热翅片环绕设置在所述外壳的外围。

作为优选，所述散热翅片成长条状，所述散热翅片沿着容纳腔的开口方向设置。

作为优选，所述散热机构还包括导热件，所述导热件的一面与所述热电转换单元连接，所述导热件的另一面与所述容纳腔内壁连接。

作为优选，所述导热件内设有空腔，所述空腔内填充冷却剂。

作为优选，所述底座包括安装部、固定部以及贴合部；所述安装部与被测物体固定连接；所述固定部设置在所述安装部远离所述固定部的一侧，所述散热机构与所述固定部连接固定；所述贴合部设在所述固定部远离所述安装部的一侧，所述热电转换单元与所述贴合部连接。

作为优选，包括固定件；所述固定部设有第一固定孔，所述散热机构设有第二固定孔；所述固定件穿过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述固定部和所述散热机构连接。

作为优选，所述贴合部上设有贴合面，所述贴合面设有多组，每组所述贴合面上均对应安装一个所述热电转换单元。

作为优选，还包括隔热圈；所述隔热圈套设在所述控制模块、所述蓄电单元以及所述振动传感芯片外围。

作为优选，所述散热机构外设有天线，所述天线设置在所述散热机构的一端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过在该自供电无线振动传感器设置热电转换单元以及散热机构，其中振动设备普遍存在散热问题，因此在对自供电无线振动传感器进行散热之前，通过收集被测物体产生的热量进行温差发电，并将产生的电量通过蓄电单元进行收集，并通过蓄电单元为振动传感芯片以及控制模块供电，无需更换蓄电单元或者在减少维护保养频率的情况下也能确保振动传感芯片能够长期稳定的工作，或显著延长无线电振动传感器的蓄电单元续航时间，从而无线电振动传感器的维护成本，间接降低了无线传感器在工业领域应用的推广难度。

2、当热电转换单元的一侧与被测物体接触吸收被测物体的热量时，散热机构从热电转换单元的另一侧对热电转换单元进行散热，从而使得热电转换单元两侧形成温度差，从而利用温差发电技术解决了现有无线电振动传感器的供电难题，避免频繁更换电池，极大地降低无线振动传感器的维护成本。因为有了可靠的供电来源，可以显著延长了无线振动传感器的电池续航时间，以及整机寿命，拓展了无线振动传感器的适应范围；也为更高的采样和发送频率创造条件，从而实现更有效的监测，甚至达到实时不间断的监测，为重要设备的运行安全提供有力保障；还可以减少对电池的依赖，缩小电池的尺寸，使得整个振动传感器更轻，降低整体惯性，从而实现更精准的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该自供电无线振动传感器整体示意图；

图2为该自供电无线振动传感器爆炸示意图；

图3为底座和散热机构连接部分示意图；

图4为散热机构示意图；

图5为底座示意图。

1、底座；10、第一固定孔；11、贴合部；110、贴合面；12、固定件；13、固定部；14、安装部；2、热电转换单元；3、散热机构；30、外壳；31、散热翅片；32、第二固定孔；33、卡槽；4、振动传感芯片；5、蓄电单元；6、控制模块；7、隔热圈；8、天线；9、导热件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1-5所示，公开了一种自供电无线振动传感器4，其中包括了底座1、热电转换单元2、散热机构3、振动传感芯片4、蓄电单元5以及控制模块6，如图1和5所示，该底座1包括安装部14、固定部13以及贴合部11，其中安装部14、固定部13以及贴合部11的位置关系具体为安装部14与被测物体固定连接；固定部13设置在安装部14远离被测物体的一侧，贴合部11设在固定部13远离安装部的一侧；该底座1的安装部14为六角棱柱，六角棱柱的螺纹孔与被测物体进行连接，从而使该自供电无线振动传感器与被测物体连接，同时该底座1还起到传导热量的作用，因此为了让底座1起到更好的传导，该六角棱柱的底座1采用高导热材料，通常可以采用6063铝、紫铜或不锈钢制作，也可以采用其他导热性能好的材料进行制作，同时为增加导热效率，在安装部与被测物体接触的一面涂抹导热硅脂。该固定部13与散热机构3固定连接，贴合部上贴合有热电转换单元2，与此同时，散热机构3与热电转换单元2贴合接触，从而使散热机构3可以将热电转换单元2的热量传导出去，其中具体的该热电转换单元2为温差发电片，其中温差发电片的发电原理如下，温差发电片一端贴合在贴合部11的表面上，另一端贴合在散热机构3表面上。温差发电片两端为绝缘陶瓷块，中间为若干P/N型半导体，若干个P型半导体和N型半导体通过导电片按照Π型结构交替电连接，末端的P型半导体的电极与N型半导体的电极分别与导线电连接。当整个底座1固定在设备表面上时，底座1即可开始吸收设备的热量，热量依次从安装部14、固定部13以及贴合部11传导，并最终传递至温差发电片中，热量流经温差发电片内部的P/N型半导体后，经散热机构3传递至外界环境，从而在温差发电片两端形成温度差，产生电能。若干个温差发电片围绕整个底座1的中心均匀分散布置，以使得各个温差发电片两端的温度差更加相近，若干个温差发电片可采用串联方式电连接，也可以采用并联方式电连接，还可以根据其所需电压和电能等，采用串联和并联混合的方式电连接。具体的，该温差发电片通过粘连的方式紧密贴合在底座1上，通过紧密的配合可以让被测物体产生的热量更好地沿着底座1传导到该热电转换单元2上。

此外，散热机构3固定在固定部13上并与热电转换单元2相互贴合，其中如图2所示，该散热机构3为包括外壳30和散热翅片31，外壳30中设置有一个容纳腔，该容纳腔套设在热电转换单元2的外围并与热电转换单元2的外围接触，从图2的俯视平面图可以看出，该容纳腔的剖视图为圆形，另外固定部13为圆柱体，因此固定部13与容纳腔相对应，并且在固定部13设有第一固定孔10，散热机构3设有第二固定孔32，第一固定孔10和第二固定孔32相互对准配合，固定件12穿过第一固定孔10和第二固定孔32将固定部13和散热机构3连接，其中该固定件12具体为销钉，从而使散热机构3能更好的安装卡合固定在底座1上并与热电转换单元2贴合，从而形成完整的热量传导路径。

从图2可以看出，外壳30的外围环绕设置有多个散热翅片31，每个散热翅片31都向外延伸散开，从而能更好地热量发散，使热电转换单元2产生温差，进而产生可以持续产生电量。热电转换单元2产生电量后，与蓄电单元5进行接通，蓄电单元5通过将电量进行储存，并为安装在在容纳腔内部的振动传感芯片4以及控制模块6持续稳定提供电量，此外振动传感芯片4的一端安装在底座1上，为了减少热电转换单元2的温度变化对振动传感芯片4、蓄电单元5以及控制模块6等电子元件造成的影响，在振动传感芯片4、蓄电单元5以及控制模块6外围套设隔热圈7，进一步的该隔热圈7为隔热棉，从而减少温度变化对振动传感芯片4造成的影响，同时起到保护电路元件的作用。

在具体工作状态下，被测物体启动时，产生热量，底座1与被测物体接触，产生的热量即传导到底座1中，热量进入到底座1后依次传导到安装部14、固定部13以及贴合部11上，由于热电转换单元2与贴合部11贴合，从而使热量通过贴合部11传导到热电转换单元2中，另外由于热电转换单元2的另一侧与散热机构3贴合，因此散热机构3将热电转换单元2另一侧的热量传导到外界，使热电转换单元2产生温度差，进而产生电量，产生的电量通过蓄电单元5收集起来，并为振动传感芯片4和控制模块6持续供电，保证振动传感芯片4和控制模块6能长时间稳定的工作。

在一些可选的实施例中，如图2所示，在容纳腔的内壁上贴合着四组导热件9，且四组导热件9环绕在容纳腔的内壁中，而导热件9的末端与热电转换单元2接触连接，从而能更好的将热电转换单元2的热量传导到散热机构3上。其中可选的该导热件9采用金属材料，如铜、铝、碳钢、不锈钢、合金钢等，优选采用铜导热件9。并且，导热件9的数量并不做过多限定，导热件9的数量可以根据实际的需要设置为1、2、3、4、5、6或多个。

在进一步优选的实施例中，导热件9内部为空腔，空腔的内壁面为毛细多孔材料，空腔为负压，并填充有冷却剂，如水、乙醚等。此外将该导热件9分为蒸发段(与温差发电片接触部分)和冷凝段(远离温差发电片部分)，在实际工作时，蒸发段表面受热后，内部的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向冷凝段，放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不己，热量由导热件9的一端传至另—端。相对的，为了确保该导热件9中的冷却剂能更好的达到导热的效果，需要将导热件9竖直放置，因为当导热件9不是处于垂直与被测物体时，空腔内的冷却剂蒸发时不能向上挥发，从而导致空腔内的冷却剂会产生紊乱，从而影响到热量传导的效果；与此同时，需要将底座1、控制模块6、蓄电单元5、天线8以及振动传感芯片4、散热机构3竖直安装，进而使导热件9可以正常工作。进一步地，在其他实施中，还可以采用均温板来代替导热件9，这也是包含在本实用新型的技术方案内。并且，需要特别注意的是，该天线8采用塑料材质，从而确保天线8能够正常工作。

在一些可选的实施例中，还公开了贴合部11上环绕设有多个贴合面，该贴合面110用于贴合安装电转换单元2，其中该贴合面110可以为平面，也可以为弧面，并且可根据贴合部11的表面尺寸，设置多个贴合面110由于放置多个电转换单元2，通常为4个、6个、8个等，另外贴合部11无论为平面还是弧面，都必须确保与电转换单元2的接触面贴合，因此当电转换单元2贴合安装在在贴合部11时，可以让热电转换单元2可以与底座1更加紧密的贴合，进而提高了传导效率。

在一些可选的实施例中，从图2可以开出，在外壳30的内壁设有四组卡槽33，该卡槽33大小形状与导热件9对应，在安装时，导热件9配合在卡槽33中，从而使导热件9和散热机构3的配合更加紧密，从而提高导热件9与散热机构3之间的传导效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种自供电无线振动传感器，安装在被测物体上，其特征在于，包括：

底座、热电转换单元、散热机构、振动传感芯片、蓄电单元以及控制模块；

所述底座与被测物体连接，且所述热电转换单元设在所述底座上，所述热电转换单元的与所述蓄电单元连接；

所述散热机构的集热部与所述热电转换单元连接，且所述散热机构的散热部背向所述热电转换单元，且所述散热机构环绕在所述振动传感芯片、所述蓄电单元、所述控制模块以及底座的外围；

所述蓄电单元、所述热电转换单元、所述振动传感芯片以及所述控制模块相互连接，所述热电转换单元将产生的电能传输到所述蓄电单元中进行储存，所述蓄电单元为所述振动传感芯片以及所述控制模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述散热机构包括外壳以及散热翅片，所述外壳为所述散热机构的集热部，所述散热翅片为所述散热机构的散热部；

所述外壳内部设有容纳腔，所述外壳套设在所述振动传感芯片的外围，所述散热翅片设置在所述外壳的外围。

3.根据权利要求2所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述散热翅片设置有多组，多组所述散热翅片环绕设置在所述外壳的外围。

4.根据权利要求2或3所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述散热翅片成长条状，所述散热翅片沿着容纳腔的开口方向设置。

5.根据权利要求2所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述散热机构还包括导热件，所述导热件的一面与所述热电转换单元连接，所述导热件的另一面与所述容纳腔内壁连接。

6.根据权利要求5所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述导热件内设有空腔，所述空腔内填充冷却剂。

7.根据权利要求1所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述底座包括安装部、固定部以及贴合部；

所述安装部与被测物体固定连接；所述固定部设置在所述安装部远离所述固定部的一侧，所述散热机构与所述固定部连接固定；所述贴合部设在所述固定部远离所述安装部的一侧，所述热电转换单元与所述贴合部连接。

8.根据权利要求7所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

包括固定件；

所述固定部设有第一固定孔，所述散热机构设有第二固定孔；所述固定件穿过所述第一固定孔和所述第二固定孔将所述固定部和所述散热机构连接。

9.根据权利要求7所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

所述贴合部上设有贴合面，所述贴合面设有多组，每组所述贴合面上均对应安装一个所述热电转换单元。

10.根据权利要求1所述的自供电无线振动传感器，其特征在于，

还包括隔热圈；

所述隔热圈套设在所述控制模块、所述蓄电单元以及所述振动传感芯片外围。