TW201412488A - 用於熱加工設備之自發電感測模組、具有該自發電感測模組之監控系統，以及該監控系統之操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種用於熱加工設備之自發電感測模組，主要是藉由一溫度感測器來感測模具之溫度、並根據所感測之溫度而產生一溫度訊號，並且利用一無線訊號發送器將溫度訊號進行處理之後再發送出去，同時再提供一熱電轉換器將模具之不同位置所產生之溫度差異轉換成電能，並將電能傳送至溫度感測器及無線訊號發送器，用以對溫度感測器及無線訊號發送器進行充電動作而達到自發電的目的。此外，自發電感測模組亦可結合一監控模組而構成一監控系統，用以方便操作者判斷溫度訊號是否正常。

Description

用於熱加工設備之自發電感測模組、具有該自發電感測模組之監控系統，以及該監控系統之操作方法

本發明與用於熱加工設備之感測器有關，特別是指一種具有自發電功能之感測模組。

為了確保產品的品質，一般的熱加工設備(例如射出成形機)在熱加工過程的參數必須要做適當的調整，但是傳統以人工進行調整參數的方式相當的浪費時間，同時也容易產生人為誤差，因此，目前都會以內埋在模具內或以封裝在模具外的方式安裝一感測器來針對模具的溫度變化進行智慧化監測，以便在熱加工過程獲得最佳化的參數。

然而在日後進行定期維修保養時，不論是前述哪一種安裝方式，維修人員要更換感測器的電池會相當的不容易，因此會連帶增加維修成本，假如感測器所使用的數量非常龐大時，更換電池的過程會變得更加困難及耗時。此外，若是將熱加工設備之電力連接至感測器，雖然能夠免去更換電池的困擾，但是連接感測器的線路將會複雜而困難，仍然有改進之必要。

本發明之主要目的在於提供一種用於熱加工設備之自發電感測模組，其能自行產生電力而不需要安裝電池，以達到節能省碳的效果。

為了達成上述主要目的，本發明之自發電感測模組包 含有一溫度感測器、一無線訊號發送器，以及一熱電轉換器。該溫度感測器設於該熱加工設備，用以感測該熱加工設備之溫度而產生一溫度訊號；該無線訊號發送器具有一訊號處理元件及一無線訊號發送元件，該訊號處理元件電性連接該溫度感測器，用以接收該溫度訊號，並將該溫度訊號轉換成一輸出訊號，該無線訊號發送元件電性連接該訊號處理元件，用以接收該輸出訊號，並將該輸出訊號發送出去；該熱電轉換器設於該熱加工設備且電性連接該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以將該熱加工設備之不同位置所產生之溫度差異轉換成電能，並將該電能傳送至該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以對該溫度感測器及該無線訊號發送器進行充電動作。藉此，本發明之自發電感測模組將該熱加工設備在熱加工過程中所產生的多餘熱能拿來利用，並不需要安裝電池就能自行發電，可以避免電池更換困難的問題，以達到節能省碳的目的。

在該自發電感測模組中，更可以提供一電能儲存器，該電能儲存器用以儲存該熱電轉換器所轉換之電能，並將所儲存之電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器。

本發明之次要目的在於提供一種用於熱加工設備之監控系統，其能讓操作者判斷該模具之溫度是否正常。

為了達成上述次要目的，該監控系統包含有前述自發電感測模組及一監控模組，該監控模組具有一無線訊號接收器及一電性連接該無線訊號接收器之電腦，該無線訊號接收器接收該輸出訊號，並將該輸出訊號還原成該溫度訊 號，該電腦內建有一監控軟體及一製程參數資料庫，該監控軟體讀取該溫度訊號，並將該溫度訊號與該製程參數資料庫內之資料進行比對，用以供操作者判斷該溫度訊號是否為正常狀態。

在該監控系統中，當該監控軟體判斷該溫度訊號為異常時，該監控軟體會產生一警告訊號，用以提醒操作者修改原本的參數設定。

本發明之又一目的在於提供該監控系統之操作方法，其能方便操作者對該監控系統進行操作。

為了達成上述目的，該監控系統之操作方法包含有五個步驟。步驟a)係將該溫度感測器在熱加工前置於該熱加工設備所欲監測溫度之位置；步驟b)係設定一製程參數，待設定完成之後即可開始進行熱加工；步驟c)係該溫度感測器在熱加工過程中會根據所感測到的溫度而產生該溫度訊號，同時該熱電轉換器會擷取該熱加工設備所產生之熱能，並將所擷取到之熱能轉換成電能；步驟d)係該熱電轉換器將步驟c)之電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以對該溫度感測器及該無線訊號發送器進行充電動作；步驟e)係該無線訊號發送器之訊號處理元件會接收步驟c)之溫度訊號，並將該溫度訊號轉換成該輸出訊號，再由該無線訊號發送器之無線訊號發送元件將該輸出訊號發送出去；步驟f)係該監控模組之無線訊號接收器會接收步驟d)之輸出訊號，並將該輸出訊號還原成步驟b)之溫度訊號，再由該電腦之監控軟體對該溫度訊號進行讀取，同 時與該製程參數資料庫內之資料進行比對。藉此，操作者只要依據前述步驟即可快速地對該監控系統進行操作，用以判斷該模具所產生之溫度訊號是否處在正常狀態。

為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲列舉二較佳實施例並配合下列圖式說明如後。

請參閱第一圖，為本發明第一較佳實施例所提供之自發電感測模組10，主要應用在一熱加工設備(如射出成形機)，熱加工設備包含有一模具12，用以對材料進行熱加工製程，而本發明之自發電感測模組10包含有一溫度感測器20、一無線訊號發送器30，以及一熱電轉換器40。

溫度感測器20是用來感測模具12之溫度而產生一溫度訊號T，所以溫度感測器20的位置要以距離製程關鍵點越近越好，其中以埋設於模具12內為最佳實施方式，其次亦可選擇熱加工設備之料管或其他適當的量測位置，主要用來量測並監控熱加工設備的加工溫度變化。

無線訊號發送器30以設置在模具12之外表面為最佳實施方式，亦可設置於其他非高溫的適當位置，並具有一訊號處理元件32及一無線訊號發送元件34。訊號處理元件32電性連接溫度感測器20，用以接收溫度訊號T，並將溫度訊號T轉換成一輸出訊號S；無線訊號發送元件34電性連接訊號處理元件32，用以接收輸出訊號S，並將輸出訊號S發送出去。

熱電轉換器40藉由兩個端子42連接模具12之具有不同溫度的兩個位置，例如模具之內側與外表面，用以將模具12之不同位置所產生之溫度差異轉換成電能E，而且，熱電轉換器40電性連接溫度感測器20及無線訊號發送器30，並將所轉換之電能E傳送至溫度感測器20及無線訊號發送器30，用以對溫度感測器20及無線訊號發送器30進行充電。

由於溫度感測器20與無線訊號發送器30在某些製程中所需要的驅動功率較小，因此為了儲存熱電轉換器40所產生之電能E，本發明之自發電感測模組10更提供了一電能儲存器50，電能儲存器50電性連接熱電轉換器40、溫度感測器20，以及無線訊號發送器30，用以儲存熱電轉換器40所產生之電能E，並將所儲存之電能E輸送至溫度感測器20及無線訊號發送器30。更進一步，本發明可以搭配一能源管理晶片以更有效率的管理能源分配。

藉此，本發明之自發電感測模組10將熱加工設備在熱加工過程中所產生的多餘熱能拿來利用，並不需要安裝電池或外接其他電源就能自行發電，因此可以避免產生習用技術中針對電池的更換所產生的問題，同時又能夠達到節能省碳的目的。

為了方便操作者對熱加工過程所設定之製程參數進行監測，本發明之第二實施例遂將前述自發電感測模組10與一監控模組14作搭配而構成一監控系統16，如第二圖所示。

監控模組14具有一無線訊號接收器60及一電腦70。無線訊號接收器接收輸出訊號S，並將輸出訊號S還原成溫度訊號T；電腦70電性連接無線訊號接收器60，並內建有一監控軟體72及一製程參數資料庫74，監控軟體72用以讀取溫度訊號T，並將溫度訊號T與製程參數資料庫74內之資料進行比對，用以供操作者判斷溫度訊號T是否正常，若溫度訊號T為異常，監控軟體72會發出一警告訊號(例如燈光或聲音)，用以提醒操作者調整製程參數。

接著如第二及三圖所示，本發明更提供監控系統16之操作方法S1~S6，用以詳細說明如何對監控系統16進行操作。

步驟a)S1：將溫度感測器20在熱加工前置於模具12內所欲監測溫度之位置。

步驟b)S2：設定一製程參數，待設定完成之後即可開始進行熱加工。

步驟c)S3：溫度感測器20在熱加工過程中會根據所感測到的溫度而產生溫度訊號T，同時熱電轉換器40會擷取模具12所產生之熱能，並將所擷取到之溫度差異轉換成電能E。

步驟d)S4：熱電轉換器40將步驟c)S3之電能E輸送至溫度感測器20及無線訊號發送器30，用以對溫度感測器20及無線訊號發送器30進行充電動作。在此需要補充說明的是，熱電轉換器40可以先將電能E儲存至電能儲存器50內，再由電能儲存器50將電能E輸送至溫度感 測器20及無線訊號發送器30，同樣可以達到充電效果。

步驟e)S5：無線訊號發送器30之訊號處理元件32會接收步驟c)S3之溫度訊號T，並將溫度訊號T轉換成輸出訊號S，再由無線訊號發送器30之無線訊號發送元件34將輸出訊號S發送出去。

步驟f)S6：監控模組14之無線訊號接收器60會接收步驟d)S4之輸出訊號S，並將輸出訊號S還原成步驟c)S3之溫度訊號T，再由電腦70之監控軟體72對溫度訊號T進行讀取，同時與製程參數資料庫74內之資料進行比對，用以判斷溫度訊號T是否正常。若監控軟體72判斷溫度訊號T為異常時，監控軟體72會發出警告訊號(例如燈光或聲音)，用以提醒操作者調整步驟b)S2之製程參數。

藉由上述步驟可知，操作者可以很方便地藉由監控模組14來判斷製程結果，並能夠在訊號異常的狀況下即時提醒操作者修改原本的設定，以避免對熱加工設備10或產品造成損壞。

最後，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧自發電感測模組

12‧‧‧模具

14‧‧‧監控模組

16‧‧‧監控系統

20‧‧‧溫度感測器

T‧‧‧溫度訊號

30‧‧‧無線訊號發送器

32‧‧‧訊號處理元件

S‧‧‧輸出訊號

34‧‧‧無線訊號發送元件

40‧‧‧熱電轉換器

42‧‧‧端子

E‧‧‧電能

50‧‧‧電能儲存器

60‧‧‧無線訊號接收器

70‧‧‧電腦

72‧‧‧監控軟體

74‧‧‧製程參數資料庫

S1~S6‧‧‧步驟

第一圖為本發明第一較佳實施例所提供之自發電感測模組之方塊圖。

第二圖為本發明第二較佳實施例所提供之監控系統之方塊圖。

第三圖為本發明第二較佳實施例所提供之監控系統之操作方法的流程圖。

10‧‧‧自發電感測模組

12‧‧‧模具

20‧‧‧溫度感測器

T‧‧‧溫度訊號

30‧‧‧無線訊號發送器

32‧‧‧訊號處理元件

S‧‧‧輸出訊號

34‧‧‧無線訊號發送元件

40‧‧‧熱電轉換器

42‧‧‧端子

E‧‧‧電能

50‧‧‧電能儲存器

Claims (16)

1. 一種用於熱加工設備之自發電感測模組，其包含有：一溫度感測器，設於該熱加工設備，用以感測該熱加工設備之溫度而產生一溫度訊號；一無線訊號發送器，具有一訊號處理元件及一無線訊號發送元件，該訊號處理元件電性連接該溫度感測器，用以接收該溫度訊號，並將該溫度訊號轉換成一輸出訊號，該無線訊號發送元件電性連接該訊號處理元件，用以接收該輸出訊號，並將該輸出訊號發送出去；以及一熱電轉換器，設於該熱加工設備，並且電性連接該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以將該熱加工設備不同位置所產生之溫度差異轉換成電能，並將該電能傳送至該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以對該溫度感測器及該無線訊號發送器進行充電。
2. 如請求項1所述之用於熱加工設備之自發電感測模組，其中該熱加工設備包含有一模具或一料管，該熱電轉換器藉由兩個端子連接該模具或該料管之具有不同溫度的兩個位置。
3. 如請求項1所述之用於熱加工設備之自發電感測模組，其中該熱加工設備包含有一模具，該溫度感測器埋設於該模具內。
4. 如請求項1所述之用於熱加工設備之自發電感測模組，其中該熱加工設備包含有一模具，該無線訊號發送器 及該熱電轉換器分別設於該模具之外表面。
5. 如請求項1至4中任一項所述之用於熱加工設備之自發電感測模組，更包含有一電能儲存器，係電性連接該熱電轉換器，用以儲存該熱電轉換器所轉換之電能。
6. 如請求項5所述之用於熱加工設備之自發電感測模組，其中該電能儲存器電性連接該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以將所儲存之電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器。
7. 一種用於熱加工設備之監控系統，包含有：一如請求項1所述之自發電感測模組；以及一監控模組，具有一無線訊號接收器及一電腦，該無線訊號接收器接收該輸出訊號，並將該輸出訊號還原成該溫度訊號，該電腦電性連接該無線訊號接收器，並內建有一監控軟體及一製程參數資料庫，該監控軟體讀取該溫度訊號，並將該溫度訊號與該製程參數資料庫內之資料進行比對，用以判斷該溫度訊號是否正常。
8. 如請求項7所述之用於熱加工設備之監控系統，其中當該溫度訊號異常時，該監控軟體會發出一警告訊號。
9. 如請求項7所述之用於熱加工設備之監控系統，其中該熱加工設備包含有一模具或一料管，該自發電感測模組之熱電轉換器藉由兩個端子連接該模具或該料管之具有不同溫度的兩個位置。
10. 如請求項7所述之用於熱加工設備之監控系統，其中該熱加工設備包含有一模具，該自發電感測模組之溫 度感測器埋設於該模具內。
11. 如請求項7所述之用於熱加工設備之監控系統，其中該熱加工設備包含有一模具，該自發電感測模組之無線訊號發送器及熱電轉換器分別設於該模具之外表面。
12. 如請求項7至11所述之用於熱加工設備之監控系統，其中該自發電感測模組更具有一電能儲存器，係電性連接該熱電轉換器，用以儲存該熱電轉換器所轉換之電能。
13. 如請求項12所述之用於熱加工設備之監控系統，其中該電能儲存器電性連接該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以將所儲存之電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器。
14. 一種如請求項7所述之監控系統之操作方法，包含有下列步驟：a)將該溫度感測器在熱加工前置於該熱加工設備所欲監測溫度之位置；b)設定一製程參數；c)該溫度感測器在熱加工過程中會根據所感測到的溫度而產生該溫度訊號，同時該熱電轉換器會擷取該熱加工設備所產生之熱能，並將所擷取到之熱能轉換成電能；d)該熱電轉換器將步驟c)之電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器，用以對該溫度感測器及該無線訊號發送器進行充電動作；e)該無線訊號發送器之訊號處理元件會接收步驟c)之溫度訊號，並將該溫度訊號轉換成該輸出訊號，再由該 無線訊號發送器之無線訊號發送元件將該輸出訊號發送出去；以及f)該監控模組之無線訊號接收器會接收步驟e)之輸出訊號，並將該輸出訊號還原成步驟c)之溫度訊號，再由該電腦之監控軟體對該溫度訊號進行讀取，同時與該製程參數資料庫內之資料進行比對，用以判斷該溫度訊號是否正常。
15. 如請求項14所述之監控系統之操作方法，其中該熱電轉換器會將該電能儲存至一電能儲存器內，再由該電能儲存器將該電能輸送至該溫度感測器及該無線訊號發送器。
16. 如請求項14所述之監控系統之操作方法，其中當該監控軟體判斷該溫度訊號為異常時，該監控軟體會發出一警告訊號，用以提醒操作者調整步驟b)之製程參數。