JP2019029009A - アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム - Google Patents
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Abstract
【課題】センサの観測精度及び観測反応速度を解決し、随時随所でもすぐに観測でき、即時に観測データをクラウドデータベースに送り、データを構築及び管理し、即座に空気品質の観測データを提供でき、空気品質の通報及び空気品質を処理するメカニズムを起動するセンサモジュールを提供する。
【解決手段】アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは、アクチュエータセンシングデバイス、給電装置２及び連結装置３を含む。アクチュエータセンシングデバイスは、少なくとも一つのセンサ１２、少なくとも一つのアクチュエータ１３、マイクロプロセッサ１４、電源コントローラ１５及びデータ受信器１６を含む。マイクロプロセッサ１４は、センサ１２の測定データを計算してデータをデータ受信機１６により連結装置３に送り、データ受信機１６から連結装置３の指令を受け取り、センサ１２の測定操作とアクチュエータ１３の起動を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは、アクチュエータセンシングデバイス、給電装置２及び連結装置３を含む。アクチュエータセンシングデバイスは、少なくとも一つのセンサ１２、少なくとも一つのアクチュエータ１３、マイクロプロセッサ１４、電源コントローラ１５及びデータ受信器１６を含む。マイクロプロセッサ１４は、センサ１２の測定データを計算してデータをデータ受信機１６により連結装置３に送り、データ受信機１６から連結装置３の指令を受け取り、センサ１２の測定操作とアクチュエータ１３の起動を制御する。
【選択図】図１
Description
本願発明はアクチュエータセンサモジュールの観測環境の実用に関するものであって、特に アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムである。
現在人々が生活する上で、環境中における空気品質に対する観測は徐々に重要視されてきており、例えば一酸化炭素、二酸化炭素、揮発性有機化合物(Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒａｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｕｎｄ、ＶＯＣ)、ＰＭ２．５など環境中の空気の品質の測定、環境中における此等気体の露呈が人体に良くない影響を与え、深刻な場合は生命の危機に至るまでにもなる。それゆえ環境中における空気品質の観測は、各国で段々と重要視されており、どのようにして環境中における空気品質を観測行うかが現在急いで取りかからなければならない課題である。
センサを利用し、周囲環境中の気体を観測することは可能であり、もしすぐに観測したデータを提供することができるならば、その環境にいる人々に警告を与え、すぐに防止もしくは非難することができ、環境中における気体の露呈による人体の影響や障害を阻止することができ、よってセンサによって周囲の環境を観測することは非常に良い応用と言える。
しかしながら、センサで環境を測定することで、使用者に使用者の環境におけるデータを比較的多く提供できるが、観測感度、精度に関しての最適な機能は考量する必要があり、たとえば、センサは、環境中の自然に流れている流体のみに依存し、安定して取得できないだけではなく、均一した流体の流通量によって安定した観測の遂行もできず、そのうえ、環境中の自然に流れている流体がセンサに接触することで、観測反応時間も比較的長く、よって即時に測定する効果に影響が出てしまう。
この他に、環境中における空気品質の観測は、大型環境測定基地局が測定しているが、観測結果は、大きな地域を対象とした環境中における空気品質の観測しかできず、人々の身の回りの環境中における空気品質は、正確な観測ができず、たとえば、室内の空気品質、身の回りの空気品質は、有効で迅速な観測はできず、よって、もしセンサがポータブル式電子機器上に組み合わされ実用できるならば、いつでもどこでもすぐに観測することができ、並びにすぐに観測データをクラウドデータベースに送りデータの構築及び管理ができ、更に精度のあり即座に空気品質の観測データを提供でき、それにより空気品質の通報及び空気の品質を処理するメカニズムを起動する。
以上を鑑みるに、如何にしてセンサの観測精度及びセンサの観測反応速度の素早さを解決し、随時随所でもすぐに観測でき、即時に観測データをクラウドデータベースに送り、データを構築及び管理し、さらに精度があり、即座に空気の品質の観測データを提供でき、それにより空気の品質の通報及び空気の品質を処理するメカニズムを起動するなどの問題を解決するかが実際に現在差し迫った解決しなければならない問題である。
アクチュエータセンシングデバイスと、給電装置を包含し、前記アクチュエータセンシングデバイスは少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのアクチュエータと、マイクロプロセッサと、電源コントローラと、データ受信機と、を包括して合成したモジュールであり、前記アクチュエータは、流動を加速させ、並びに安定性、均一した流量の提供を提供し、前記センサに安定性、均一した流量を直接観測させることができ、且つ、前記センサの観測反応時間を短縮し、精度のある観測を達成し、また、前記アクチュエータセンシングデバイス本体は、電源装置を設置しなくてもよく、外付けの給電装置を取り付けてエネルギを伝送することで、、センサ及びアクチュエータを駆動し、モジュール設置の空間を節約でき、マイクロ化の設計を達成し、並びに空気品質を観測する電子装置上に応用できるアクチュエータセンサモジュールの提供
本願発明のもう一つの目的は、アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムを提供することであり、データ受信機が制御指令を受信し、センサの測定操作とアクチュエータの作動の起動を制御し、さらにデータ受信機は、観測して出力したデータを送り、連結装置に発送して表示、保存と送信を行い、即座にデータと通報の効用を達成し、同時にデータをクラウドデータベースに送り資料の管理及び統合をすることができ、空気品質の通報機能及び空気品質の処理機能を起動する。
上記に述べた目的を達成するために、本願発明の比較的広義な実施形態は、アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムを提供することで、アクチュエータセンシングデバイスと、少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのアクチュエータと、マイクロプロセッサと、電源コントローラと、データ受信機と、エネルギを電源コントローラまで伝導し輸送させることで、電源コントローラがエネルギを受信してセンサ及びアクチュエータを駆動する給電装置と、連結装置と、と、を包含し、そのうち、前記マイクロプロセッサは、少なくとも一つのセンサによりデータを測定して演算処理し、出力データに変換し、前記データ受信機により前記出力データを受信し、並びに前記連結装置へ送信し、データ受信機が連結装置の操作指令を受信することで、前記マイクロプロセッサに送信し、センサの測定操作とアクチュエータの作動の起動を制御する。
本願発明の特徴と長所を体現する典型的な実施例は後半の説明で詳細に記述する。
理解しておかなければならないことは、本願発明は異なる形態で様々な変化を持ち、そのすべてが本願発明の範囲から逸脱せず、且つ、そのうちにおける説明及び図は本質的に説明するために使用するものであり、本願発明を制限するためではない。
理解しておかなければならないことは、本願発明は異なる形態で様々な変化を持ち、そのすべてが本願発明の範囲から逸脱せず、且つ、そのうちにおける説明及び図は本質的に説明するために使用するものであり、本願発明を制限するためではない。
図１を参照すると、本願発明は、少なくとも一つのアクチュエータセンシングデバイス１と、少なくとも一つのセンサ１２と、少なくとも一つのアクチュエータ１３と、少なくとも一つのマイクロプロセッサ１４と、少なくとも一つの電源コントローラ１５と、少なくとも一つのデータ受信機１６と、少なくとも一つの給電装置２と、少なくとも一つのエネルギと、少なくとも一つの連結装置３と、少なくとも一つの出力データと、少なくとも一つの操作指令と、を包含し、以下の実施例において、アクチュエータセンシングデバイス１と、マイクロプロセッサ１４と、電源コントローラ１５と、データ受信機１６と、給電装置２と、エネルギと、連結装置３と、出力データと、操作指令と、は、数量を一つで説明しているが、これに限らず、アクチュエータセンシングデバイス１と、マイクロプロセッサ１４と、電源コントローラ１５と、データ受信機１６と、給電装置２と、エネルギと、連結装置３と、出力データと、操作指令と、は、複数個の組み合わせとしても良い。
図１を参照すると、本願発明のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは主に、アクチュエータセンシングデバイス１と、給電装置２と、連結装置３と、を包括している。前記アクチュエータセンシングデバイス１は、少なくとも一つのセンサ１２と、少なくとも一つのアクチュエータ１３と、マイクロプロセッサ１４と、電源コントローラ１５と、データ受信機１６と、を包含している。そのうち、前記電源コントローラ１５は、エネルギを受信し、且つ、エネルギを出力することで、前記センサ１２とアクチュエータ１３の作動を駆動することができ、前記データ受信機１６は、信号の受信或いは信号を発信することができる装置である。
本願発明の前記センサ１２は、以下に示す温度センサ、揮発性有機化合物センサ（例えば、ホルムアルデヒドの測定、アンモニアのセンサ）、微粒子センサ（例えば、ＰＭ２．５の微粒子センサ）、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、酸素センサ、オゾンセンサ、その他の気体センサ、湿度センサ、水分センサ、水またはその他の液体または空気中の化合物及び/またはバイオ物質を測定するセンサ（例えば、水質センサ）、その他の液体センサ、を包括し、或いは環境中の光を測定するセンサを用い、これらのセンサと任意に組み合わしグループとなすことができるが、全てこれに限るわけではない。
本願発明の前記アクチュエータ１３は、駆動し作動が生み出した流体は前記センサ１２を通過して流出し、安定で均一した流量が直接前記センサ１２に導入することを提供することで、前記センサ１２に安定で均一した流体の流通量を取得させ、且つ、受け取った前記流体を直接測定することで、前記センサ１２の観測反応時間を短縮させ、精確な観測を達成する。これらの実施例において、流体は気体、液体であるとは限らない。
本願発明の給電装置２は、伝導しエネルギを前記電源コントローラ１５に送ることができ、電源コントローラ１５は前記センサ１２及びアクチュエータ１３の作動を駆動させて前記エネルギを受け取る。もういくつかの実施例において、前記エネルギは光、電気、磁気、音、化学エネルギ…などを含むが、これに限るわけではない。
本願発明の給電装置２の 電気伝導方式は有線伝導方式とすることができ、例えば、給電装置２は充電器或いは充電電池として、有線伝導方式でエネルギを電源コントローラ１５に送ることができる。或いは、給電装置２の電気伝導方式は無線伝導方式とすることもでき、無線伝導方式でエネルギを電源コントローラ１５に送ることができる。例えば、給電装置２は充電器或いは充電電池として、其の内に無線充電（感応充電）の部品を組み込み、無線伝導方式でエネルギを前記電源コントローラ１５に送ることができる。また、もういくつかの実施例において、給電装置２の電気伝導方式はさらに無線充放電電気伝導モデルのポータブルデバイスを有することができ、例えば、携帯電話、其の内に無線充電（感応充電）の部品を組み込み、無線伝導方式でエネルギを電源コントローラ１５に送ることができる。
本願発明の前記電源コントローラ１５は、さらにエネルギを受け取り、充電して蓄えることができる充電部品（図なし）を含み、前記電源コントローラ１５の充電部品は、給電装置２で有線伝導方式或いは無線伝導方式で送られたエネルギを受け取ることができ、また、エネルギを保存することで、前記センサ１２の測定操作及び前記アクチュエータ１３の作動コントロールの提供でエネルギを出力することができる。
本願発明の前記マイクロプロセッサ１４は、前記センサ１２の測定データを演算処理し、出力データに変換し、データ受信機１６が出力データを受信することで、前記データ受信機１６は、伝送で連結装置３に送り、連結装置３に前記出力データの情報を表示させ、出力データの情報を保存する。或いは、出力データの情報をその中の保存装置（図なし）に伝送し、保存することで、運算処理をする。いくつかの実施例において、前記連結装置３は通報処理システム３１と連結し、能動的（直接通報する）もしくは受動的（出力データの情報を読み取る操作）に空気品質通報メカニズムを起動し、例えば、即座に空気品質マップは遠くに避難するように告知し或いはマスクを着用し保護するよう指示するなどの通報をする。もういくつかの実施例において、前記連結装置３も前記通報処理装置３２と連結し、能動的（直接通報する）もしくは受動的（出力データの情報を読み取る操作）に空気品質通報メカニズムを起動し、例えば、空気清浄機を起動し、空調など空気品質の清浄処理をする。
本願発明の前記連結装置３は、有線通信伝送モジュールの表示装置、例えば、デスクトップパソコン、或いは無線通信伝送モジュールの表示装置、例えば、ノート型パソコン、さらに或いは無線通信伝送モジュールのポータブルモバイル装置、例えば、携帯電話、を有する。有線通信伝送モジュールは主にRS４８５、RS２３２、Modbus、KNXなどの通信インターフェースを採用し有線通信伝送作業を行う。無線通信伝送モジュールは主にzigbee，z-wave，RF，ブルートゥース（登録商標），wifi，EnOceanなどの技術を採用し無線通信伝送作業を行う。
本願発明のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは、さらに前記インターネット接続中継器４及びクラウドデータ処理装置５を含み、前記連結装置３は出力データの情報を前記インターネット接続中継器４に伝送することに用いられ、前記インターネット接続中継器４は出力データの情報を前記クラウドデータ処理装置５に送り運算し保存を行う。このように、前記クラウドデータ処理装置５は運算処理後の出力データ情報の発布を通知でき、前記通知は先に前記インターネット接続中継器４に発信し、再度それを前記連結装置３に送る。このように、連結装置３が接続している通報処理システム３１は、即座に前記連結装置３が取得した通知を受理し空気品質通報メカニズムを起動でき、或いは前記連結装置３が接続している通報処理装置３２も、連結装置３が取得した通知を受理し空気品質処理メカニズムを起動することができる。
上記に述べた前記連結装置３は制御指令を発信することでアクチュエータセンシングデバイス１の動作を操作することができ、上記に述べたように有線通信伝送作業、無線通信伝送作業で制御指令を前記データ受信機１６に伝送し、再度前記マイクロプロセッサ１４に伝送することでセンサ１２の測定操作及びアクチュエータ１３の作動を制御する。
当然、本願発明のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは、さらに第二連結装置６を含み、制御指令を発送し、前記インターネット接続中継器４によりクラウドデータ処理装置５に前記制御指令を伝送し、クラウドデータ処理装置５は再度制御指令を前記インターネット接続中継器４へ発送し、また連結装置３に伝送し、前記連結装置３は再度前記データ受信機１６に発送し、制御指令を受け取り、再度前記マイクロプロセッサ１４に送り前記センサ１２の測定操作と前記アクチュエータ１３の作動を制御する。本実施例において、前記第二連結装置６は有線通信伝送モジュールの装置を有し、もしくは無線通信伝送モジュールの装置を有し、さらにもしくは無線通信伝送モジュールのポータブル式モバイル装置を有し、全てこれに限るわけではない。
本願発明の前記アクチュエータ１３は制御信号を制御されたシステムを促進する動力装置に変換でき、前記アクチュエータ１３は電動アクチュエータ、磁力アクチュエータ、熱動アクチュエータ、圧電気アクチュエータ及び流体アクチュエータを含むことができる。例えば交流及び直流モーター、ステッピングモーターなどの電動アクチュエータ、もしくは磁性ソレノイドモーターなどの磁力アクチュエータ、もしくは熱ポンプなどの熱動アクチュエータ、もしくは圧電気ポンプなどの圧電気駆動器、もしくは気体ポンプ、液体ポンプなどの流体アクチュエータとすることができ、全てこれに限るわけではない。
また図２を参照すると、本実施例において、本願発明の前記アクチュエータセンシングデバイス１はさらに前記キャリア１１を含み、少なくとも一つの前記センサ１２、少なくとも一つの前記アクチュエータ１３、前記マイクロプロセッサ１４、前記電源コントローラ１５及び前記データ受信機１６を組み合わせモジュール化の構造を形成し、いくつかの実施例においてキャリア１１は基板（ＰＣＢ）となし、前記センサ１２と前記アクチュエータ１３はその上に配列し取り付けることができ、もういくつかの実施例においては、キャリア１１は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、もしくはシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）ともなり、前記センサ１２はキャリアの上に積み重なり、前記アクチュエータ１３もキャリア１１の上に実装され組み合わせることができ、しかし本願発明の前記キャリア１１の形態及び種類は全てこれに限るわけではなく、前記センサ１２と前記アクチュエータ１３の組み合わせをサポートする他のプラットフォームとすることもできる。
図３Ａ、３Bを参照すると、本実施例において、前記アクチュエータ１３は流体アクチュエータとして説明し、以下の説明は前記流体アクチュエータ１３この前記アクチュエータ１３と同等に代表される。本願発明の前記流体アクチュエータ１３は圧電アクチュエータポンプの駆動構造、もしくは微小電気機械システム(ＭＥＭＳ)ポンプの駆動構造となる。本実施例は圧電アクチュエータポンプの前記流体アクチュエータ１３の作動で以下を説明する：
また、図３Ａと図３Bを参照すると、前記流体アクチュエータ１３は吸気板１３１、共振片１３２、圧電アクチュエータ１３３、絶縁片１３４ａ、１３４ｂ及び導電片１３５などの構造を含み、その中で前記圧電アクチュエータ１３３は前記共振片１３２と対応し設置し、さらに吸気板１３１、前記共振片１３２、前記圧電アクチュエータ１３３、前記絶縁片１３４ａ、前記導電片１３５及び前記絶縁片１３４bなどを順序に重ね設置し、その組み立てが完成した断面図は図５に表す。
本実施例において、前記吸気板１３１、は少なくとも一つの吸気孔１３１ａを有し、その中の前記吸気孔１３１ａの数量は４個が適しているが、これに限るわけではない。前記吸気孔１３１ａは前記吸気板１３１を結び付けており、流体を供給し装置の外から大気圧に順応するために少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａから前記流体アクチュエータ１３の中に流入する。前記吸気板１３１は少なくとも一つの合流ガイド１３１bを有し、 前記吸気板１３１のもう一つの表面にある少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａに対応して設置する。前記合流ガイド１３１ｂにおける中心交流する場所に中心凹部１３１ｃを有し、且つ前記中心凹部１３１ｃは、前記合流ガイド１３１ｂと互いに連通し、少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａから前記合流ガイド１３１ｂの流体引導に進入し、並びに前記中心凹部１３１ｃに合流集結し、実際の流体の流れを呈している。本願実施例において、前記吸気板１３１は、一体形成の前記吸気孔１３１ａと、前記合流ガイド１３１ｂと、前記中心凹部１３１ｃと、を有し、且つ、前記中心凹部１３１ｃにおいて、合流流体に対応した合流チャンバが形成され、流体を一時保存する。これら実施例において、前記吸気板１３１の材質は、例えば、ステンレス素材から構成されるが、これに限らない。もういくつかの実施例において、前記中心凹部１３１ｃより、構成される合流チャンバの深度は、前記合流ガイド１３１ｂと同等の深度であるが、これに限らない。前記共振片１３２は、フレキシブルな材質から構成され、且つ前記共振片１３２上には、中空孔洞１３２ｃを有し、前記吸気板１３１の前記中心凹部１３１ｃに対応して設置されることで、気体を流通させる。その他の実施例において、前記共振片１３２は、銅材質から構成されるが、これに限らない。
前記圧電アクチュエータ１３３は、懸吊板１３３１と、外枠１３３２と、少なくとも１つのフレーム１３３３と、圧電片１３３４から組み立てられ、そのうち、前記圧電片１３３４は、前記懸吊板１３３１の第一表面１３３１ｃに貼り付けられ、電圧を加えることで変形させ、前記懸吊板１３３１を駆動し、湾曲振動させるために用いられ、少なくとも一つの前記フレーム１３３３は、前記懸吊板１３３１と、前記外枠１３３２と、の間に連接し、本願実施例において、前記フレーム１３３３は、前記懸吊板１３３１と前記外枠１３３２と、の間に連接し、その両端は前記外枠１３３２と、前記懸吊板１３３１にそれぞれ連接し、弾性支持を提供しており、且つ前記フレーム１３３３と、前記懸吊板１３３１及び前記外枠１３３２の間には、更に少なくとも一つの間隙１３３５を有し、少なくとも一つの前記間隙１３３５は、前記流体通路を互いに連通し、流体が流通するために用いられる。特筆すべきは、前記懸吊板１３３１と、前記外枠１３３２と、前記フレーム１３３３と、の形態及び数量は、上述の実施例に限らず、且つ、実際の要求によって変化できる。その他に、前記外枠１３３２は、前記懸吊板１３３１の外側を囲繞して設置され、且つ、電気的連接するために用いる外向き凸出する導電ピン１３３２ｃを有するが、これに限らない。
前記懸吊板１３３１は階段状の構造であり（図４に示す）、即ち、前記懸吊板１３３１の第二表面１３３１ｂは、更に凸部１３３１ａを有し、前記凸部１３３１ａは円形凸起構造とすることができるが、これに限らない。前記懸吊板１３３１の前記凸部１３３１ａは、前記外枠１３３２の第二表面１３３２ａと、同一の平面にあり、且つ、前記懸吊板１３３１の前記第二表面１３３１ｂ及び前記フレーム１３３３の第二表面１３３３ａもまた、同一平面上にあり、前記懸吊板１３３１の前記凸部１３３１ａ及び前記外枠１３３２の前記第二表面１３３２ａは、前記懸吊板１３３１の前記第二表面１３３１ｂ及び前記フレーム１３３３の前記第二表面１３３３ａとの間に特定の深度を有している。前記懸吊板１３３１の前記第一表面１３３１ｃは、前記外枠１３３２の前記第一表面１２３２ｂ及び、前記フレーム１３３３の前記第一表面１２３３ｂは、同一の平面構造を有し，前記圧電片１３３４は、平坦な前記懸吊板１３３１の前記第一表面１３３１ｃに貼り付けられている。他の実施例において、前記懸吊板１３３１の形状は、両面が平面である板状正方形構造とすることもできるが、これに限らず、実際の状況に応じて変更することができる。いくつかの実施例において、前記懸吊板１３３１と、前記フレーム１３３３と、前記外枠１３３２は、一体形成構造とすることができ、且つ、ステンレス鋼などの金属板から構成することができるが、これに限らない。また、他の実施例においては、前記圧電片１３３４の長辺は、前記懸吊板１３３１の長辺よりも小さい。他の実施例においては、前記圧電片１３３４の長辺は、前記懸吊板１３３１の長辺と同等であり、且つ、前記懸吊板１３３１に対応する板状正方形構造に設計されるが、これに限らない。
本願実施例において、図３Ａが示すように、前記流体アクチュエータ１３にある前記絶縁片１３４ａ、導電片１３５、もう一つの前記絶縁片１３４ｂの順に前記圧電アクチュエータ１３３下部に対応して配置され、且つ、形態は、前記圧電アクチュエータ１３３の前記外枠１３３２の形態と、おおよそ同じである。これらの実施において、前記絶縁片１３４ａ、１２４ｂは、例えばプラスチック等の絶縁素材から構成されるがこれに限らず、機能絶縁を提供するものである。その他の実施例において、前記導電片１３５は、例えば金属材質などの導電性材質から構成されるがこれに限らず、導電効能を提供するものである。本願実施例において、前記導電片１３５に導電ピン１３５ａを設置し、導電効能を実現してもよい。
本願実施例において、図５に示すように、前記流体アクチュエータ１３は、前記吸気板１３１、前記共振片１３２、前記圧電アクチュエータ１３３、前記絶縁片１３４ａ、前記導電片１３５、もう一つの前記絶縁片１３４ｂの順で、積み重ねてなり、且つ前記共振片１３２と、前記圧電アクチュエータ１３３の間には間隙ｈを有しており、本願実施例において、前記共振片１３２及び前記圧電アクチュエータ１３３の前記外枠１３３２周辺との間にある前記間隙ｈに、例えば導電性ペーストなどの充填剤を充填することで、前記共振片１３２と、前記圧電アクチュエータ１３３にある前記懸吊板１３３１の凸部１３３１ａの間の間隙ｈの深度を維持でき、流体を導引し、迅速に流動することができ、且つ、前記懸吊板１３３１の前記凸部１３３１ａと、前記共振片１３２が適切な距離を互いに保持するため、干渉が減少し、騒音が発生も低減する。もう一つの実施例において、前記圧電アクチュエータ１３３の前記外枠１３３２の高度を上げることもでき、これにより、前記共振片１３２と組み立てる際に間隙が増加するが、これに限らない。
図５、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本願実施例において、前記進気板１３１、前記共振片１３２、前記圧電アクチュエータ１３３の順に組み立てた後、前記共振片１３２は、可動部１３２ａ及び固定部１３２ｂを有し、前記可動部１３２ａは、前記進気板１３１と共に合流流体のチャンバを形成することができ、且つ、前記共振片１３２と、前記圧電アクチュエータ１３３と、の間に第一チャンバ１３０を形成し、流体を一時的保存するために用いられ、前記第一チャンバ１３０は、前記共振片１３２の前記中空洞孔１３２ｃを通じて、前記進気板１３１の前記中心凹部１３１ｃがチャンバと互いに連通し、且つ前記第一チャンバ１３０の両側は、前記圧電アクチュエータ１３３の前記フレーム１３３３と間にある前記間隙１３３５により、流体通路と互いに連通している。
図３Ａと、図３Ｂと、図５と、図６Ａ乃至図６Ｅを参照すると、本願発明に係る前記流体アクチュエータ１３の動作過程を以下に簡単に示す。前記流体アクチュエータ１３が作動した際、前記圧電アクチュエータ１３３は、圧電駆動して前記フレーム１３３３により支持され、垂直方向に往復振動を実施する。図６Ａに示すように、前記圧電アクチュエータ１３３が圧電駆動を受け、下向きに振動した際、前記共振片１３２は、軽くて薄いプレート状構造であり、前記圧電アクチュエータ１３３が振動した時、前記共振片１３２も共振に追随して垂直方向に往復振動を実施し、即ち前記共振片１３２が対応する前記中心凹部１３１ｃ部分もまた、追随して湾曲振動変形し、即ち、前記中心凹部１３１ｃの部分は、前記共振片１３２の前記可動部１３２ａに対応し、前記圧電アクチュエータ１３３が下向に湾曲した際、前記共振片１３２は、前記中心凹部１３１ｃの前記可動部１３２ａに対応し、流体の投入及び、押圧及び圧電アクチュエータ１３３の振動のリードし、前記圧電アクチュエータ１３３に追随して、下向きに湾曲振動変形することで、前記吸気板１３１上に少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａから流体が進入し、少なくとも一つの前記合流ガイド１３１ｂを通して、中心である前記中心凹部１３１ｃに合流し、前記共振片１３２上と、前記中心凹部１３１ｃに対応して設置される前記中空孔洞１３２ｃが、下向きに前記第一チャンバ１３０中に流入する。その後、前記圧電アクチュエータ１３３の振動を受けて、前記共振片１３２も、追随して共振し、垂直往復振動を実施しており、図６Ｂに示すように、前記共振片１３２の前記可動部１３２ａも、追随して下向きに振動し、並びに前記圧電アクチュエータ１３３の前記懸吊板１３３１の前記凸部１３３１ａ上に張り付き、当接することで、前記懸吊板１３３１の前記凸部１３３１ａ以外のエリアと、前記共振片１３２の両側の固定部１３２ｂとの間にある合流チャンバ間の距離は小さくならず、並びに、前記共振片１３２の変形により、前記第一チャンバ１３０の体積は圧縮され、前記第一チャンバ１３０中を流れる流通空間を閉鎖し、流体が押圧され、その両側に流動し、前記圧電アクチュエータ１３３の前記フレーム１３３３の間にある前記間隙１３３５を下向きに通り超えて流動する。その後、図６Cに示すように、前記共振片１３２の前記可動部１３２ａは、上向きに湾曲振動変形して、初期位置に戻り、且つ、前記圧電アクチュエータ１３３は、電圧駆動を受け、上向きに振動し、同様に前記第一チャンバ１３０の体積を押圧することで、前記圧電アクチュエータ１３３は上向きに上昇し、前記第一チャンバ１３０内の流体が両側に流れることができ、流体が前記吸気板１３１上の少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａから進入し、前記中心凹部１３１ｃにより形成されるチャンバ内に流入される。この後、図６Dに示すように、前記共振片１３２は、前記圧電アクチュエータ１３３の駆動を受けて上向きに上昇して振動し、上向きに共振ており、この際、前記共振片１３２の前記可動部１３２ａも追随して上向きに振動し、流体が前記吸気板１３１上の少なくとも一つの前記吸気孔１３１ａに進入し続けるのを、緩和し、前記中心凹部１３１ｃにより形成されるチャンバ内に流入する。最後に、図６Ｅに示すように、前記共振片１３２の前記可動部１３２ａも、初期位置に戻り、実施様態からわかるように、前記共振片１３２が垂直往復振動する際、前記圧電アクチュエータ１３３と、の間の間隙ｈは、垂直変位最大距離を増加させており、言い換えると、前記二つの構造間に前記間隙ｈを設置することで、前記共振片１３２において共振時に、最大振幅の上下変位を発生させることができる。前記流体アクチュエータ１３の流道設計中に圧力勾配を発生させることで、流体が高速で流動し、並びに流道進出方向の抵抗の差異を通して、流体は、吸引端から排出端に輸送され、流体輸送作業を完成させており、即ち、排出端の圧力状態下において、流体は、通路を流入し続けることができ、並びに消音効果も達成でき、図６Ａから図６Eにおける前記流体アクチュエータ１３の動作を繰り返すことで、前記流体アクチュエータ１３は外から内へ流体輸送を発生することができる。
以上により、前記流体アクチュエータ１３の動作を理解するために、前記進気板１３１、前記共振片１３２、前記圧電アクチュエータ１３３、前記絶縁片１３４ａ、前記導電片１３５、もう一つの前記絶縁片１３４ｂ、の順序で積み重ねて設置され、前記流体アクチュエータ１３は、前記キャリア１１上に組み立てられ、並びにキャリア１１との間に通路(未圖示)が設置され、且つ前記通路はセンサ１２の一側に位置し、前記流体アクチュエータ１３は、駆動を受けて流体を圧縮し、前記通路から流道を発生し、前記受け取った流体はセンサ１２により測定し、前記流体アクチュエータ１３を介して流体を導引し、並びに安定して、均一した流体の流通量を直接前記センサ１２まで輸送し、前記センサ１２が、安定、均一した流通量を取得させ、直接測定し、前記センサ１２の反応時間を短縮し、正確な測定を達成する；また、アクチュエータセンシングデバイス１自体は電源装置を設置しなくてよく、外接の給電装置２を繋げてエネルギを伝導し、センサ１２とアクチュエータ１３の作動を駆動し、モジュール全体の設置空間を節約し、小型の設計傾向を達成し、並びに、空気品質の観測の電子装置上において応用する；また、データ受信機１６はさらに操作指令を受け取ることができ、センサ１２の観測操作とアクチュエータ１３の作動を制御し、データ受信機１６はまた、観測した出力データを送信でき、連結装置３まで発送し表示、保存及び伝送し、即座にデータの表示及び通報の効用を達成し、同時にデータをクラウドデータべースまで送り資料の管理と統合ができ、空気品質通報メカニズム及び空気品質処理メカニズムを作動する。
以上により、本願発明のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムはアクチュエータセンシングデバイス、給電装置及び連結装置を含み、アクチュエータセンシングデバイスは少なくとも一つのセンサ、少なくとも一つのアクチュエータ、マイクロプロセッサ、電源コントローラ及びデータ受信機を含み、かつ統合されたモジュール設置し、アクチュエータは流体の流動を加速させるために用い、安定、平均した流量を提供し、センサに安定、平均した流体の流通量を獲得させ、直接観測し、センサの観測反応時間を短縮し、精度のある観測を達成し、電源装置を設置しなくともよく、外接の給電装置を繋げエネルギを送り、センサ及びアクチュエータの作動を駆動させ、モジュール全体の設置空間を節約し、設計のマイクロ化という趨勢に応じ、電子装置上での空気品質の観測を応用する；また、データ受信機を通して制御指令を受け取ることができ、センサの測定操作とアクチュエータの作動をコントロールし、データ受信機により観測した出力データを送り、連結装置まで発送し表示、保存及び伝送し、即座にデータの及び通報の表示を達成し、同時にデータをクラウドデータべースまで送り資料の管理と統合ができ、空気品質通報メカニズム及び空気品質処理メカニズムを作動する。よって、本願発明のアクチュエータセンサモジュールの駆動システムは産業価値があると思慮されるため、特許申請をするものである。
本願発明に属する技術分野において通常の知識を有する者であればさまざまな工夫と修飾が可能であるが、それらはいずれも本願発明の特許請求の範囲が求める保護を逸脱するものではない。
１ アクチュエータセンシングデバイス
１１ キャリア
１２ センサ
１３ アクチュエータ
１３０ 第一チャンバ
１３１ 吸気板
１３１a 吸気孔
１３１b 合流ガイド
１３１c 中心凹部
１３２ 共振片
１３２a 可動部
１３２b 固定部
１３２c 中空孔洞
１３３ 圧電アクチュエータ
１３３１ 懸吊板
１３３１a 凸部
１３３１b 第二表面
１３３１c 第一表面
１３３２ 外枠
１３３２a 第二表面
１３３２b 第一表面
１３３２c 導電ピン
１３３３ フレーム
１３３３a 第二表面
１３３３b 第一表面
１３３４ 圧電片
１３３５ 間隙
１３４a 、１３４b 絶縁盤
１３５ 導電片
１３５a 導電ピン
ｈ 間隙
１４ マイクロプロセッサ
１５ 電源コントローラ
１６ データ受信機
２ 給電装置
３ 連結裝置
３１ 通報処理システム
３２ 通報処理装置
４ インターネット接続中継器
５ クラウドデータ処理装置
６ 第二連結裝置
１１ キャリア
１２ センサ
１３ アクチュエータ
１３０ 第一チャンバ
１３１ 吸気板
１３１a 吸気孔
１３１b 合流ガイド
１３１c 中心凹部
１３２ 共振片
１３２a 可動部
１３２b 固定部
１３２c 中空孔洞
１３３ 圧電アクチュエータ
１３３１ 懸吊板
１３３１a 凸部
１３３１b 第二表面
１３３１c 第一表面
１３３２ 外枠
１３３２a 第二表面
１３３２b 第一表面
１３３２c 導電ピン
１３３３ フレーム
１３３３a 第二表面
１３３３b 第一表面
１３３４ 圧電片
１３３５ 間隙
１３４a 、１３４b 絶縁盤
１３５ 導電片
１３５a 導電ピン
ｈ 間隙
１４ マイクロプロセッサ
１５ 電源コントローラ
１６ データ受信機
２ 給電装置
３ 連結裝置
３１ 通報処理システム
３２ 通報処理装置
４ インターネット接続中継器
５ クラウドデータ処理装置
６ 第二連結裝置
Claims (15)
- 少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのアクチュエータと、マイクロプロセッサと、電源コントローラと、データ受信機と、を包含するアクチュエータセンシングデバイスと、
前記電源コントローラにエネルギを輸送することで、前記電源コントローラが前記センサ及び前記アクチュエータを駆動するエネルギを受信できる電源装置と、
連結装置と、を包含し、
そのうち、前記マイクロプロセッサは、少なくとも一つのセンサが観測したデータを演算処理し、出力データに変換した後、前記データ受信機が前記連結装置の操作指令を受信し、前記マイクロプロセッサに輸送することにより、前記センサの測量操作及び前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とするアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。 - 前記連結装置は、前記出力データの情報を表示し、前記出力データの情報を保存、及び前記出力データの情報の送信をすることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記連結装置は、通報処理システムと連結することで、空気品質通報メカニズムを起動することを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記連結装置は、通報処理装置と連結することで、空気品質通報メカニズムを起動することを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記連結装置は、無線通信伝送モジュールであるポータブル式モバイル装置を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載のいずれかのアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記アクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システムは、更に一歩、インターネット接続中継器と、クラウドデータ処理装置と、を包括し、前記連結装置は、前記出力データの情報をインターネット接続中継器まで輸送し、前記インターネット接続中継器は、前記出力データの情報をクラウドデータ処理装置に送信し、算出のために保存することを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記クラウドデータ処理装置は、算出処理後の前記出力データの情報を通知し、前記通知は前記インターネット接続中継器に発信されて前記連結装置に輸送し、前記連結装置は通報処理システムと連結することで、空気品質通報メカニズムを起動することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記クラウドデータ処理装置は、算出処理後の前記出力データの情報を通知し、前記通知は前記インターネット接続中継器に発信されて前記連結装置に輸送し、前記連結装置は通報処理装置と連結することで、空気品質通報メカニズムを起動することを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- アクチュエータセンサモジュール駆動及びデータ送信システムは、更に、第二連結装置を包括し、前記第二連結装置は、前記操作指令を送信するために用いられ、並びに前記インターネット接続中継器を介して、前記クラウドデータ処理装置へ送信され、前記クラウドデータ処理装置が前記操作指令を前記インターネット接続中継器へ送信し、前記連結装置へ輸送することで、前記連結装置は、前記操作指令を前記データ受信機へ送信することができることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記アクチュエータセンシングデバイスは、更にキャリアを包括し、少なくとも一つの前記センサと、少なくとも一つの前記アクチュエータと、前記電源コントローラと、前記データ受信機と、前記マイクロプロセッサと、が統合し、モジュール化することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記センサは、気体センサ、一酸化炭素センサ、二酸化炭素センサ、温度センサ、液体センサ、湿度センサ、オゾンセンサ、微粒子センサ、揮発性有機化合物センサ、光センサのうちの一つまたはその組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記アクチュエータは微小電気機械システムポンプとすることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
- 前記アクチュエータは、圧電アクチュエータポンプとし、前記圧電アクチュエータポンプは、
少なくとも一つの吸気孔と、少なくとも１つの合流ガイドと、合流チャンバを構成する中心凹部と、を有し、そのうち、前記吸気孔は、流体を導入し、前記合流ガイドは、前記吸気孔に対応し、且つ、前記吸気孔の流体を前記中心凹部が構成する前記合流チャンバまで合流させる吸気板と、
前記合流チャンバに対応する中空孔洞を有し、且つ前記中空孔洞の周辺は可動部とする共振片と、
前記共振片に対応して設置する圧電アクチュエータと、を包含し、
そのうち、前記共振片と、前記圧電アクチュエータと、の間には第一チャンバを形成する間隙を有し、前記圧電アクチュエータが駆動した際、流体は前記吸気板にある少なくとも一つの前記吸気孔より導入され、少なくとも一つの前記合流ガイドを経て、前記中心凹部に集合し、前記共振片にある前記中空孔洞を通して、前記第一チャンバ内へ進入し、前記圧電アクチュエータと、前記共振片にある可動部により、共振を発生し、流体を輸送することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。 - 前記圧電アクチュエータは、
第一表面と、第二表面を有し、且つ湾曲振動ができる懸吊板と、
前記懸吊板の外側を囲繞する外枠と、
前記懸吊板と、前記外枠と、の間を連接し、弾性支持を提供する少なくとも一つのフレームと、
長辺を有し、前記長辺が前記懸吊板の長辺より、小さい或いは同等であり、且つ、前記懸吊板の前記第一表面上に張り付き、電圧を加えることで前記懸吊板を駆動して湾曲振動する圧電片と、を包含することを特徴とする請求項１３に記載のアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。 - 少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのアクチュエータと、少なくとも１つのマイクロプロセッサと、少なくとも１つの電源コントローラと、少なくとも一つのデータ受信機と、を包含する少なくとも１つのアクチュエータセンシングデバイスと、
前記電源コントローラに少なくとも１つのエネルギを輸送することで、前記電源コントローラが前記センサ及び前記アクチュエータを駆動するエネルギを受信できる少なくとも１つの給電装置と、
少なくとも１つの連結装置と、を包含し、
そのうち、前記マイクロプロセッサは、少なくとも一つのセンサが観測したデータを演算処理し、少なくとも一つの出力データに変換した後、前記データ受信機が前記出力データを受信し、並びに前記連結装置に送信し、前記データ受信機は、
前記連結装置の少なくとも１つの操作指令を受信し、前記マイクロプロセッサに伝送することにより、前記センサの測量操作及び前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とするアクチュエータセンサモジュールの駆動及びデータ伝送システム。
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