TWI726408B - 混合模組式無線感測器 - Google Patents

Abstract

一種無線感測器組合件包含界定一第一開口及一第二開口之一外殼。一第一通訊埠係設置在該第一開口處且組配以可傳達式耦接至一外部感測器以及一第二通訊埠係設置在該第二開口處且組配以實體式連接至一外部通訊裝置。一無線電源設置在該外殼內。一或多個電子組件接收來自該無線電源之電力並擷取來自該外部感測器之資料。該等一或多個電子組件包含包含一無線模組其可操作以形成一無線通訊鏈路，以及係組配以藉著該第二通訊埠及/或該無線模組將該擷取資料傳輸至一外部運算裝置。

Description

混合模組式無線感測器

發明領域

本申請案主張2018年9月5日提申之美國專利申請案第16/122,149號之優先權與權益，上述申請案之揭露內容係整體併入此處供參考。

本揭露內容一般係有關於感測器組合件，且更特定地係有關於無線感測器組合件。

發明背景

本章節中之陳述僅提供有關本揭露內容之背景資訊且可能未構成習知技藝。

感測器可於一廣泛之各種操作環境中使用以監控操作與環境特性。此類感測器可包含，例如，溫度、壓力、速度、位置、移動、電流、電壓、及阻抗感測器。此類感測器係置放於受監控之操作環境中且係設計以回應受監控操作或環境特性中之一改變產生一電氣信號或具有電氣特性中之一改變。感測器中之電氣特性之改變可為阻抗、電壓或電流之一項改變。

一感測器典型地包含一探針及一處理單 元。該探針擷取來自環境之資料並將該資料傳輸至該處理單元，該處理單元，依序，判定量測值且提供一讀取值予一使用者。處理單元於資料處理期間通常需要來自一電源之一顯著數量之電力。電源可為一整合式電池或可為藉著電線連接至感測器之一外部電源。感測器連同整合式電池與處理單元無法製作成小型者。當感測器藉著電線連接至一外部電源時，難以在嚴苛環境中使用該感測器或難以將該感測器安裝至一具有複雜結構之設備。

雖然某些習知處理單元包含低功率微處理器，然而此類微處理器於啟動期間消耗一高量之電力。於能量擷取係重要的某些應用中，低功率微處理器在啟動時所消耗之初始電量可能汲取一過量能量且導致一啟動失效。

此類電力消耗及擷取之問題，除了電子感測器操作之其他問題以外，係藉著本揭露內容解決。

發明概要

本章節提供揭露內容之一般性概要且並非係其完整範圍或其全部特徵之一理解性揭露內容。

一種無線感測器組合件係提供且包含一界定一第一開口與一第二開口之外殼、一第一通訊埠設置在該第一開口處且組配以可傳達式耦接至一外部感測器、一第二通訊埠設置在該第二開口處且組配以實體式連接至一外部通訊裝置、以及一設置於該外殼內之無線電源。該無 線感測器組合件進一步包含一或多個電子組件其係組配以接收來自該無線電源之電力並擷取來自該外部感測器之資料，該等一或多個電子組件包含一無線模組其可操作以形成一無線通訊鏈路。該等一或多個電子組件係組配以藉著該第二通訊埠、與該無線模組中之至少一者將該擷取資料傳輸至一外部運算裝置。

於一型式中，無線模組係設置於外殼內。於此型式中，利用連接至第二通訊埠之外部通訊裝置，一或多個電子組件可組配以藉著該第二通訊埠、與該無線模組中之至少一者傳輸擷取資料。

於另一型式中，第二通訊埠係組配以連接至一電線導線與一可移除式伺服器鑰中之至少一者。該電線導線可操作以連接至外部運算裝置，以及該可移除式伺服器鑰可操作以與該外部運算裝置形成一無線通訊鏈路。於此型式中，該可移除式伺服器鑰可提供作為無線模組。

於又一型式中，第二通訊埠包含多數接腳其組配以連接至外部通訊裝置。

於另一型式中，外殼包含一主體、一第一管狀部、以及沿著平行於該主體之一縱軸之一方向自該主體延伸之一第二管狀部。於此型式中，該第一管狀部與該第二管狀部可自該主體之相對端部延伸且可自該主體之該縱軸偏移。

於再一型式中，該等一或多個電子組件係由無線電源專屬式供電。於此型式中，該無線電源可選自於 下列中之：一自我供電裝置、一熱電裝置、或一電池。此外，該自我供電裝置可為一振動裝置其包含一懸臂板以及安裝至該懸臂板之一壓電裝置。

於又一型式中，第二通訊埠包含一連接器其係一USB、一USB-C、一Ethernet、一CAN、與一Aspirated TIP/Ethernet中之至少一者，及/或無線模組包含一無線通訊組件其係一藍牙模組、一WiFi模組、或一LiFi模組中之至少一者。

於另一型式中，一或多個電子組件包含一微處理器，且該微處理器包含一韌體而該韌體係組配以管理來自無線模組之一資料傳輸率。依據此型式，無線電源可為一電池，且該韌體可組配以控制來自該無線模組之資料傳輸率作為電池壽命之一函數。

適用性之進一步領域將由此處所提供之說明而變得明顯。應理解的是本說明及特定實例係意圖僅供說明目的之用且並非意圖限制本揭露內容之範圍。

10、10’、110、210、310、410、510、610:無線感測器組合件

12、12’、112、212、312、412、512、612:外殼

14、14’、114、614:感測器

15:電子組件

16:無線通訊組件/藍牙傳送器

16’:電線

17:韌體/微處理器

17’、133、321:耳件

18、20:端部

19:無線電源/振動或熱發電機

22:第一開口

24:第二開口

26:通訊連接器

30、130:上部

32、132:下部

34:密封界面

36:側壁/安裝總成

38:軸套

40:壓縮密封件

42:帽件

44:抗旋轉機制

46:U型座件

48:抗旋轉帽件

50:固定特徵/凹部

52:磁鐵

60、520:通訊板

62:無線電源

66、516:感測器連接器

68:電線

166:子板

168:橡皮墊圈

316、416:上外殼部

318、418:散熱結構

320:絕緣層

322、420:下基部

324:熱電產生器

326:第一金屬板

328:第二金屬板

421、522:壓電產生器

422:電力傳送印刷電路板

424、524:金屬板

426、526:重量件

518:蓋件

616:主體

618:第一管狀部

620:第二管狀部

622:電線導線

630:無線模組

632:線性調節器

634:無線通訊組件

636:處理器

638:類比/數位轉換器

642:通訊界面

本揭露內容將由詳細說明及隨附圖式而變得更完整地理解，其中：圖1係依據本揭露內容所建構之二個無線感測器組合件之一透視圖；圖2係依據本揭露內容之教示之電子組件與一無線電源之一型式之一示意圖；圖3係第一型式之無線感測器組合件之另一 透視圖；圖4係第一型式之一無線感測器組合件之另一變體。圖5係第一型式之一無線感測器組合件之又一變體。圖6係圖4之無線感測器組合件之另一透視圖；圖7係第一型式之無線感測器組合件之一部分詳細視圖，顯示外殼內側之組件；圖8係第一型式之無線感測器組合件之一外殼之一下部之一上視外觀圖，而一感測器連接至該外殼之該下部；圖9係第一型式之無線感測器組合件之一外殼之一下部之一底視外觀圖，而一感測器連接至該外殼之該下部；圖10係第一型式之無線感測器組合件之一透視圖，而一外殼之一上部被移除以顯示該外殼內側之組件；圖11係圖10之一部分放大視圖；圖12係依據本揭露內容之一第二型式所建構之一無線感測器組合件之一透視圖；圖13係一第二型式之一無線感測器組合件之一透視圖，而一外殼之一上部被移除以顯示該外殼內側之組件； 圖14係一第二型式之一無線感測器組合件之另一透視圖，而一外殼之一上部被移除以顯示該外殼內側之組件；圖15係一第二型式之一無線感測器組合件之又一透視圖，而一外殼之一上部被移除以顯示該外殼內側之組件；圖16係依據本揭露內容之一第三型式所建構之一無線感測器組合件之一透視圖；圖17係依據本揭露內容之一第四型式所建構之一無線感測器組合件之一透視圖；圖18係第四型式之一無線感測器組合件之一部分、橫截面視圖；圖19係依據本揭露內容之一第五型式所建構之一無線感測器組合件之一透視圖；圖20係第五型式之一無線感測器組合件之一透視圖，而一上部被移除以顯示外殼內側之組件；圖21係依據本揭露內容之一第六型式所建構之一無線感測器組合件之一透視圖；圖22係依據本揭露內容之一第六型式所建構之一無線感測器組合件之一分解視圖；圖23係無線感測器組合件之一前視圖而一蓋件被移除以顯示第六型式之無線感測器組合件內側之組件；圖24係第六型式之無線感測器組合件之外 殼內側所設置之電氣與電子組件；圖25係圖24之電氣與電子組件之另一透視圖；圖26係圖24之電氣與電子組件之底視外觀圖；圖27係一第八型式之一無線感測器組合件之一透視圖；以及圖28係第八型式之無線感測器組合件中所設置之電子組件之一示意圖。

通篇圖式之若干視圖中對應參考號碼指示對應零件。

詳細說明

下列說明性質上僅係示範性且並非意圖限制本揭露內容、應用、或使用。

第一型式

參考圖1，依據本揭露內容之一第一型式所建構之一無線感測器組合件10通常包含一外殼12及一感測器14。感測器14可嵌入至一開口(圖1中未顯示)內且連接至外殼12內側之電氣與電子組件。替代地，依據第一型式之變體之一無線感測器組合件10’可包含一外殼12’、一感測器14’、以及將感測器14’連接至外殼12’內側之電氣與電子組件之電線16’。外殼12'可進一步包含一對耳件17’用以將外殼12’安裝至一相鄰安裝結構(未顯示)。感測器14 或14’可為，例如，一溫度感測器、一壓力感測器、一氣體感測器、以及一光學感測器。

參考圖2，外殼12/12'內側之示範性電子組件，除其他者以外，係以示意型式顯示。電子組件15通常包含一無線通訊組件16，其在本型式中係顯示為一Bluetooth^® RF傳送器，以及韌體17係組配以管理由無線通訊組件16至一外部裝置(未顯示)之一資料傳輸率。韌體17於此型式中係駐留在微處理器內。如進一步所顯示者，一無線電源19提供電力至電子組件15。電源19可呈現任何數量之型式，包含一電池如同下文中較詳細之說明。於此型式中，電源19包含一"電源擷取”組態，其包含一振動或熱發電機(於下文中作較詳細說明)、一電力調節器、以及一儲存超額能量之儲存組件。

韌體17亦可組配以管理微處理器之初始啟動時所消耗之電力。低電力微處理器於進入真正低電力模式前之啟動期間典型地消耗級數為1秒或更少之一初始大幅電力突發。在相依於微處理器之一低電力模式適當運作之一能量擷取應用中，初始啟動電力突發可證明係無法克服的，於初始電力突發結束之前汲取已儲存能量，導致啟動失效。為解決一初始啟動突波之此種問題，韌體17可修改以隨著時間延長初始能量突發使得一平均電力消耗落入能量擷取組態之能力內。雖然此種隨著時間延長能量的作法將延遲微處理器之啟動，然而已儲存之能量將不會被汲取，因此抑制一啟動失效。

於另一型式中，額外電路可添加至微處理器以延遲輸出邏輯信號宣告直到儲存裝置上有足夠之儲存能量為止因此能量擷取組件/模組可渡過初始電力突波。此可採用一外部延遲元件之型式或為具有一電力調節晶片之微處理器之一部份。於一型式中，當有足夠振動或熱能可獲得時，啟動可開始而不必延長能量突發，然而甚少振動或熱能存在時，能量突發可隨著時間延長。換言之，電子組件可組配以延遲一輸出邏輯信號宣告直到有足夠儲存能量維持一初始電力突波為止。處理器與韌體17內之此類及其他資料管理功能係於下文中作較詳細說明。

參考圖3，外殼12具有相對之第一及第二端部18與20，分別地界定一第一開口22(顯示於圖6中)及一第二開口24。感測器14具有一縱向端部其嵌入至第一開口22且連接至外殼12內所安裝之電氣與電子組件。一通訊連接器26係設置於第二開口24中且係組配以收納一配合式通訊連接器(未顯示)。第二開口24及通訊連接器26可依將被連接之配合式通訊連接器之型式作不同地組配。例如，通訊連接器26可組配以形成一通用串列匯流排(USB)埠(圖3)、一USB-C埠、一Ethernet埠(圖4)、一控制器區域網路(CAN)匯流排埠(圖5)以及Aspirated TIP/Ethernet埠、等。外殼12之外形可據此組配以適應通訊連接器26之形狀。配合式通訊連接器係任選式且可用以，經由一網路，將感測器14所擷取之原始感測資料傳輸至一外部或遠端裝置(未顯示)以供進一步處理用。替代地，感測器14所擷 取之原始感測資料可無線式傳輸至外部裝置或遠端裝置，此將於下文中作較詳細說明。

如圖3中進一步顯示者，外殼12包含一上部30及一下部32，每一該等上下部界定配合式楔部其適應在相對端部18、20處之內部組件及外部特徵。外殼12之下部32可界定第一開口22，而外殼12之上部30可界定第二開口24，或反之。上部30之配合式楔部及下部32沿著相對側向側壁36界定一密封界面34。上部與下部30、32間之密封界面34係角度化因此第一開口22係由下部32(或替代地由上部30)界定，而並非由上部與下部30、32共同界定。因此，感測器14對外殼12之密封可相對地容易因為感測器14僅係密封至下部32，而不是密封至多數件(亦即，上部30與下部32兩者)。

參看圖6與7，無線感測器組合件10進一步包含一安裝總成36用以將感測器14安裝至外殼12。安裝總成36包含一軸套38、位於軸套38之一自由端部處之一壓縮密封件40、以及一帽件42。感測器14係經由軸套38、壓縮密封件40及帽件42嵌入。接著將帽件42環繞軸套38與壓縮密封件40固定，感測器14係固定且密封至外殼12。帽件42可經由螺紋連接、壓合連接或推入連接固定至軸套38。軸套38可為嵌入至第一開口22內之一個別組件或可形成為外殼12之下部32之一整合部分。

參考圖8，無線感測器組合件10進一步包含設置於外殼12內側，特定地在下部32內，之一抗旋轉機制 44以於感測器14受到振動時防止感測器14旋轉。抗旋轉機制44包含自下部32之一內部表面突出之一U形座件46、以及設置於座件46內之一抗旋轉帽件48。

無線感測器組合件10進一步包含固定特徵50用以將下部32固定至上部30。固定特徵50可為螺釘與孔洞如圖8中所示。替代地，上部及下部30與32可藉著振動式焊接、扣合、或本技藝中習知之任何其他連結方法固定。上部及下部30與32亦可包含校準零件用以將上部及下部30與32於組合期間對準。

參考圖9，下部32可進一步包含界定於一底面中之一凹部50以及收納於凹部50內之一磁鐵52。外部磁鐵52係可操作以與外殼12內側之電氣與電子組件連通以使感測器14失能或致能。磁鐵52於運輸期間可用以斷開設置於外殼12內側之一種子開關以使感測器14失能並保留電池壽命假設一電池係設置在外殼12內側的話。運輸期間，一小片黏性膠帶可置放在磁鐵52上方。為使感測器14可以操作，黏性膠帶與磁鐵52可移除以容許由電池至感測器14之電力供應。電氣與電子組件可包含一閂鎖電路以便假設感測器再度遇到一強烈磁場時防止該感測器14被失能。此外，環繞凹部50之凹陷區域可充作一指示器LED用之一”光導管”而該指示器LED可用以顯示感測器14之功能狀態。此區域內之塑膠外殼材料可製作成較外殼12之其他部分更薄以容許指示器LED透過該塑膠外殼材料被看見。

參考圖10與11，無線感測器組合件10包含設置於外殼12所界定之一內部空間中且連接至感測器14及通訊連接器26(顯示於圖3中)之電氣與電子組件。電氣與電子組件可包含一通訊板60、一無線電源62、一無線通訊組件、韌體(未顯示)、以及用以將感測器14連接至通訊板60之一感測器連接器66。通訊板60係一印刷電路板。無線電源62、無線通訊組件、以及韌體係安裝至通訊板60上。

來自感測器14之信號係經由感測器連接器66傳輸至通訊板60。如圖11中清楚顯示者，感測器14之電線68係直接地連接至感測器連接器66，而該感測器連接器係安裝至通訊板60。通訊板60上之無線通訊組件傳送資料至外部裝置(亦即，一外部處理裝置)以供資料處理用。外部裝置實施資料登錄、運算、或再傳輸資料至另一遠端裝置供進一步處理用之功能。感測器14僅收集原始資料並在進入休眠之前將原始資料傳輸至外部或遠端裝置。全部之感測運算、校驗調整、誤差檢查、等係在外部或遠端裝置上實施因此不會用盡外殼12內所設置之無線電源62中之任何已儲存能量。因此，電池壽命可保存。

外殼12內之電氣與電子組件係組配以接收來自無線電源62之電力且與感測器14形成電氣式連通。無線通訊組件具有一少於約0.5mW之電力消耗。外殼12內所設置之電氣與電子組件係由無線電源62專屬式供電。無線電源62，除其他者以外，可為一電池或一自我供電裝置。自我供電裝置可為一熱電裝置或包含安裝至一懸臂板 之一壓電裝置之一振動裝置。

於一型式中，無線感測器組合件10界定一少於約2立方吋之一體積。無線通訊組件係組配以將原始資料由外部感測器14傳輸至一外部或遠端裝置，諸如一平板、一智慧手機、一個人電腦、一雲電腦中心、或任何可處理由無線通訊組件傳輸之資料的處理裝置。無線通訊組件係選自於一藍牙模組、一WiFi模組、以及一LiFi模組組成之組群。韌體係組配以管理由無線通訊組件至外部或遠端裝置之一資料傳輸率。韌體根據電池壽命控制來自無線通訊組件之一資料傳輸率。韌體亦控制一處理器時脈以為無線電源保存電力。韌體進一步監控無線電源62中已儲存之能量以及調整來自無線通訊組件之一資料傳輸率作為一已儲存能量數量之一函數。此可類似於一低電力模式以保留已儲存之能量。因此，電池壽命可予以保存且此外，感測器14可防止因失去電力而被關閉或至少可予以延遲。直到可獲得更多熱或振動能量以重新充電無線電源62時資料傳輸率才可回復至一預定正常速率。

第二型式

參考圖12至15，依據本揭露內容之一第二型式之一無線感測器組合件110具有類似於第一型式之無線感測器組合件10之結構之一結構，除了外殼與感測器之結構以外。類似組件將由類似參考號碼指示且其詳細說明基於清楚起見在此予以省略。

更特定地，無線感測器組合件110包含一外 殼112及一感測器114(顯示於圖15中)。外殼112包含一上部130及一下部132。下部132包含一對耳件133用以將外殼112安裝至一相鄰安裝結構。感測器114係板安裝式感測器。外殼112內側所收納之電氣與電子組件包含一通訊板60及安裝在通訊板60上之一子板166。板安裝式感測器114亦係安裝在子板166上。子板166延伸穿越第一開口22，一端在外殼112外側延伸且另一端在外殼112內側延伸。來自感測器114之信號係經由一子板166傳輸至通訊板60。子板166係由一對橡皮墊圈168支撐。該對橡皮墊圈168亦於子板166與外殼112之下部132間提供一壓縮密封。

第三型式

參考圖16，依據本揭露內容之一第三型式所建構之一無線感測器組合件210通常包含一外殼212而該外殼具有類似於第一型式之外殼12之結構之一結構，除了並無第二開口界定在外殼212內以收納一通訊連接器形成一通訊埠以外。類似第一與第二型式之無線感測器組合件10與110，無線感測器組合件210包含類似電氣與電子組件用以與一外部或遠端裝置無線通訊或將原始資料由感測器14、114傳輸至外部或遠端裝置。因此，無需通訊埠。

第四型式

參考圖17與18，依據本揭露內容之一第四型式之一無線感測器組合件310包含一外殼312以及具有一對電線68之一感測器14。外殼312包含一上外殼部316、 一散熱結構318、以及一下基部320。上外殼部316具有類似於第一型式之下部32之一結構，然而係以一反向型式附接至散熱結構318。一絕緣層322係設置於散熱結構318與下基部320之間。下基部320界定一對耳件321用以將外殼312安裝至一相鄰安裝結構。

於此型式中，無線感測器組合件310並未包含一電池。替代地，外殼310內側之電氣與電子組件以及外殼312外側之感測器14，例如，係藉著一熱電產生器(TEG)324自我供電，該熱電產生器係設置於外殼312內。TEG 324，亦稱為一Seebeck產生器，係一固態裝置，其可經由一稱為Seebeck效應之現象將熱(溫差)直接地轉換成電能。TEG 324包含鄰近散熱結構318且設置在絕緣層322上方之一第一金屬板326，以及設置在絕緣層322下方之第二金屬板328。絕緣層322分開第一與第二金屬板326與328。電氣與電子組件所產生之部分熱量係傳導至第一金屬板326且藉著散熱結構318散逸出去。外殼312內側之電氣與電子組件所產生之另一部分熱量係傳導至第二金屬板328。一溫差發生於第一與第二金屬板326與328之間，藉此產生電力以供電給外殼312內側之電氣與電子組件以及外殼312外側之感測器14。

第五型式

參考圖19與20，依據本揭露內容之一第五型式所建構之一無線感測器組合件410具有類似於第四型式之結構之一結構，僅在自我供電裝置方面不同。於此型式 中，自我供電裝置係一壓電產生器(PEG)421，該壓電產生器將機械應變轉換成電流或電壓以供電給外殼內側之電氣與電子組件及外殼外側之感測器14。應變可來自於許多不同來源，諸如人類移動、低頻地震振動、以及聲波雜訊。於本型式中，PEG 421包含一電力傳送印刷電路板422、一金屬板424、以及一附接至金屬板424之一端部處之重量件426。金屬板424功能運作如同端部設置重量件426之一懸臂板以導致金屬板424中之機械應變。金屬板424中所產生之機械應變係轉換成電力/電，該電力/電係經由電力傳送PCB 422循路至通訊板(圖20中未顯示)。電力傳送PCB 422係箝夾在散熱結構318與金屬板424之間。類似於第四型式中之外殼312，本型式之外殼412包含一上外殼部416、一散熱結構418、以及一下基部420。此型式之散熱結構418，然而，功能運作僅如同供感測器14與PED 421用之一安裝結構此因熱量對於產生電力並無效應之故。因此，並無絕緣層需設置在散熱結購418與下基部420之間。

附接至金屬板424用以導致金屬板424中之機械應變之重量件426可予以改變且適度選擇以在算出之頻率處於PEG 421中產生一共振以便增加金屬板424中之振動與機械應變，藉此增加因而產生之電力。

第六型式

參考圖21至26，依據本揭露內容之一第六型式所建構之一無線感測器組合件510可包含一外殼512及一感測器(未顯示)而該感測器係藉著電線514連接至外殼 512內側之電氣與電子組件。外殼512具有一矩形組態。無線感測器組合件510進一步包含設置在外殼512之一端部處之一感測器連接器516、以及設置在外殼512之另一端部處之一蓋件518。如同第六型式之無線感測器組合件410中一般，無線感測器組合件510包含外殼512內側所設置之電氣與電子組件。電氣與電子組件可包含一通訊板520、型式為一壓電產生器(PEG)522之一自我供電裝置。PEG 522可包含一金屬板524、以及附接至金屬板524之一端部處之一重量件526。金屬板524功能運作如同端部設置重量件526之一懸臂板以導致金屬板524中之機械應變。金屬板524中所產生之機械應變係轉換成電力/電，該電力/電係循路至通訊板520以供電給感測器及其他電氣/電子組件。

於此處所說明之任何型式中，感測器14所擷取之原始感測資料可傳輸至一外部運算裝置，諸如一膝上型電腦、智慧手機或平板，因此原始感測資料之處理可外部式發生。無線感測器組合件具有減少電力消耗之優點此因原始感測資料係外部式處理之故。此外，因為資料之處理與運算係在一外部或遠端裝置上實施，所以一更完整之高解析度檢查表可在該外部或遠端裝置上使用以增加準確度，此係相對於一較不準確之多項式曲線配合而該多項式曲線配合係儲存在因感測器內之ROM可用之受限空間所致之一較小ROM內。

此外，無線感測器組合件具有容許在校驗曲線與檢查表上更新而無需改變感測器電路之優點。現場替 換感測器係以識別(ID)資訊或碼，諸如一RFID標籤或一條碼，指定。無線感測器組合件之設置或替換期間，外部感測器14之校驗資訊可經由一與無線感測器組合件無線通訊之外部裝置存取。藉著掃描或輸入ID資訊，感測器14將經由一網路連接鏈結至一預定校驗曲線。此外，檢查表或校驗資訊可週期式更新以對漂移負責，藉此在感測器14之使用期限期間增加感測器14之量測準確度。

如此處所揭示之無線感測器組合件之一型式中，外殼之尺寸約為1.75吋長x1.25吋寬x0.68吋高。當使用一電池時，外殼可能較大。基於充作無線組件之藍牙組件之低電力消耗，其在本揭露內容之一型式中係少於0.170μW，感測器14以一選定電池可操作至少2年同時每秒傳輸資料。低電力消耗亦使自我供電成為可能。此外，於此處所說明之任何無線感測器組合件中，通訊板可檢測已儲存或已產生之能量數量以及容許感測器依據可用或預測可用之電量自動地調整原始感測資料之傳輸率。

依據任何型式之無線感測器組合件均可為一數位感測產品其可將數位原始資料傳輸至一外部裝置或一遠端裝置。無線感測器組合件包含可互換式部件以容許易於組裝成多數組態，因此提供一”模組式”構造。此處所說明之每一無線感測器組合件均可改變以提供有線或無線連接性，以及變化之安裝及感測器輸入選項。

雖然已說明任何型式之無線感測器組合件僅包含一感測器14，然而一個以上之感測器可連接至外殼 內側之電氣與電子組件而不致偏離本揭露內容之範圍。例如，二或多個感測器14可嵌入至第一開口26並藉著安裝總成36予以安裝如圖6中所顯示者且藉著二個感測器連接器66連接至通訊板60。

第七型式

依據本揭露內容之一第七型式所建構之一低電力無線感測器系統可包含多數無線感測器組合件，以及一無線網路操作式連接每一無線感測器組合件且可操作以於每一無線感測器組合件之間傳輸與接收資料。無線感測器組合件可為第一至第六型式中所說明之任何無線感測器組合件之型式且可在他們本身之間或與一外部裝置，諸如一平板、一智慧手機或一個人電腦溝通。

第八型式

參考圖27，依據本揭露內容之一第八型式所建構之一無線感測器組合件610係一混合式感測器組合件其可無線式或使用一電線導線(亦即，外部通訊裝置)將資料由一感測器傳輸至一外部裝置。無線感測器組合件610包含一外殼612以及連接至外殼612內側所設置之電氣與電子組件(未顯示)之一感測器614。外殼612包含其內設置電氣與電子組件之一主體616、沿著平行且偏移主體616之一縱軸之一方向自主體616之相對端部延伸之一第一管狀部618與一第二管狀部620。第一管狀部618界定一第一開口其內設置一第一通訊連接器以形成一第一通訊埠用以收納感測器614之一端部。第二管狀部620界定一第二開口 其內設置一第二通訊連接器以形成一第二通訊埠。第二通訊埠，除其他者以外，可為一通用串列匯流排(USB)埠、一USB-C埠、一Ethernet埠、一控制器區域網路(CAN)匯流排埠以及Aspirated TIP/Ethernet埠。第二通訊埠係組配以收納一電線導線622之一端部。

參考圖28，外殼612內側之電氣與電子組件包含一無線模組630用以將資料由感測器614無線式傳輸至一外部裝置(未顯示)、類似於圖2中所示之無線電源19之一無線電源(未顯示於圖28中)、以及一線性調節器632。外部裝置係一遠端裝置，包含但不限於，一平板、一智慧手機、一個人電腦、一雲電腦中心、或任何可處理自無線模組630之一無線通訊組件傳輸之資料的處理裝置。感測器614僅收集原始資料並在進入休眠之前將原始資料傳輸至外部或遠端裝置。全部之感測運算、校驗調整、誤差檢查、等係在外部或遠端裝置上實施因此不會用盡外殼612內所設置之無線電源中之任何已儲存能量。

無線模組630可包含型式為一Bluetooth^® RF傳送器之一無線通訊組件634、一處理器636、以及一類比/數位轉換器(ADC)638。處理器636管理由無線通訊組件634至外部裝置(未顯示)之一資料傳輸率。處理器636可為一ARM Cortex M4核心。ADC 638可為一16位元、四通道之ADC。供電線導線622用之第二通訊埠可包含四個接腳。

回參圖27，於現行型式中，無線模組630、 無線電源、以及線性調節器632係整合至一固定至並設置於外殼612內側之一電路板內。感測器614自受檢測之物件或環境擷取有關溫度、壓力、等之資訊。來自感測器614之原始資料可使用無線模組630無線式傳輸至外部裝置以供進一步處理用。當電線導線622嵌入至第二通訊埠時，來自感測器614之原始資料可藉著電線導線622傳輸至外部裝置。電氣與電子組件可包含一電路，以於電線導線622嵌入至第二通訊埠時，使無線通訊組件634失能。因此，無線感測器組合件610係一混合式感測器組合件其可無線式或使用電線導線622傳輸來自感測器614之資料。

替代地，電線導線622可連接至一電腦或一引擎控制單元(ECU)，與外部裝置分開。來自感測器614之資料可經由無線模組630無線傳輸至外部裝置以供判定感測器614之量測值之用。來自感測器614之資料亦可藉著電線導線622傳輸至電腦或ECU以供，除了用以提供量測讀取值以外，預防性維護目的之用。

第九型式

依據本揭露內容之一第九型式所建構之一無線感測器組合件係結構性類似於圖27之無線感測器組合件，除了無線模組可設置在可移除式嵌入至第二通訊埠以連接外殼612內側之電路板之一可移除式伺服器鑰(亦即，外部通訊裝置)中以外。相同之第二通訊埠亦可組配以連接至電線導線622。因此，無線感測器組合件係一混合模組式感測器組合件其可藉著使用一可嵌入至第二通訊埠 之一電線導線622或藉著使用亦可嵌入至該第二通訊埠之可移除式伺服器鑰中所設置之一無線模組將原始資料由感測器614傳輸至外部裝置。可移除式伺服器鑰可包含一四接腳之通訊界面642用以接合第二通訊埠。

應注意的是本揭露內容並未受限於所說明及所揭示作為實例之型式。大幅度之多種修改已作過說明且更多修改係屬熟悉本技藝人士之知識的部分。此類及進一步修改以及技術等效物之任何替換均可添加至本說明及圖式，而未偏離本揭露內容及本專利之保護範圍。

10、10’:無線感測器組合件

12、12’:外殼

14、14’:感測器

16’:電線

17’:耳件

Claims (15)

1. 一種無線感測器組合件，包含：一外殼，其界定一第一開口與一第二開口；一第一通訊埠，其設置在該第一開口處且經組配以可傳達式耦接至一外部感測器；一第二通訊埠，其設置在該第二開口處且經組配以實體式連接至一外部通訊裝置，一無線電源，其設置於該外殼內；以及一或多個電子組件，其係經組配以接收來自該無線電源之電力並擷取來自該外部感測器之資料，該一或多個電子組件包括一可操作來形成一無線通訊鏈路之無線模組，其中該一或多個電子組件係經組配以將擷取的資料傳輸至一外部運算裝置，該一或多個電子組件包括一電路，用以於一電線導線嵌入至該第二通訊埠時，使該無線模組失能。
2. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該無線模組係設置於該外殼內。
3. 如請求項2之無線感測器組合件，其中藉著該電線導線連接至該第二通訊埠之該外部通訊裝置，該一或多個電子組件係經組配以藉著該電線導線傳輸該擷取的資料。
4. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該第二通訊埠係經組配以連接至一可移除式伺服器鑰，以與該外部運算裝置形成該無線通訊鏈路。
5. 如請求項4之無線感測器組合件，其中 該可移除式伺服器鑰係提供充作該無線模組。
6. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該第二通訊埠包括多數接腳而該等接腳係經組配以連接至該外部通訊裝置。
7. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該外殼包括一主體、一第一管狀部、以及沿著平行於該主體之一縱軸之一方向自該主體延伸之一第二管狀部。
8. 如請求項7之無線感測器組合件，其中該第一管狀部與該第二管狀部自該主體之相對端部延伸且係自該主體之該縱軸偏移。
9. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該一或多個電子組件係由該無線電源專屬式供電。
10. 如請求項9之無線感測器組合件，其中該無線電源係選自於下列中之：一自我供電裝置、一熱電裝置、或一電池。
11. 如請求項10之無線感測器組合件，其中該自我供電裝置係一振動裝置，該振動裝置包括一懸臂板以及安裝至該懸臂板之一壓電裝置。
12. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該第二通訊埠包括一連接器，該連接器係一USB、一USB-C、一Ethernet、一CAN、與一Aspirated TIP/Ethernet中之至少一者。
13. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該無線模組包括一無線通訊組件，該無線通訊組件係一藍 牙模組、一WiFi模組、或一LiFi模組中之至少一者。
14. 如請求項1之無線感測器組合件，其中該一或多個電子組件包括一微處理器，以及該微處理器包括一韌體而該韌體係經組配來管理來自該無線模組之一資料傳輸率。
15. 如請求項14之無線感測器組合件，其中該無線電源係一電池，以及該韌體係經組配以根據電池壽命控制來自該無線模組之該資料傳輸率。

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