一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器。使用本發(fā)明能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能存儲以實現(xiàn)系統(tǒng)的自供電，并可在野外環(huán)境下完成聲光探測的功能。其中，本發(fā)明采用柔性太陽能電池板和蓄電池供電，實現(xiàn)了探測器的自供電，并且利用柔性太陽能電池板彈性強的特點，采用球形柔性太陽能電池板包裹傳感器，從而最大效率地利用太陽能；同時，在矩形框架兩端分別設(shè)有電機，通過左右電機分別帶動左右半球運動，當(dāng)左右電機差分驅(qū)動時，球形探測器可以走動，實現(xiàn)探測器的探測的自主性、靈活性。本發(fā)明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內(nèi)，并能應(yīng)用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
【專利說明】一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中無線傳感器的長時間能源自主供給問題是限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的瓶頸。目前采用的電池供電、優(yōu)化降耗等方法無法真正解決該問題，需要開展無線傳感器自能源技術(shù)以及轉(zhuǎn)換控制技術(shù)的研究，從而降低成本，拓展使用和部署范圍。
[0003]球形傳感器相對于普通傳感器而言，具有靈活和抗碰撞的特點。但目前球形探測器多是采用鋰電池供電，難以持久維持探測器野外供電需要。目前的太陽能供電的無線傳感器模塊，如EnOccean太陽能供電無線傳感器模塊，多是采用剛性太陽能電池板，無法提供太陽能的最大利用率，也無法滿足結(jié)構(gòu)方面的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能存儲以實現(xiàn)系統(tǒng)的自供電，并可在野外環(huán)境下完成聲光探測的功能。
[0005]本發(fā)明的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，包括左半球殼、右半球殼、4個直角框架、I個矩形框架、2套支撐機構(gòu)、2個電機、聲音傳感器、篩網(wǎng)、光學(xué)傳感器、光學(xué)玻璃、傳感器電路板、控制電路板、蓄電池和天線；
[0006]其中，左半球殼和右半球殼為外層和內(nèi)層雙層結(jié)構(gòu)，夕卜層為透明塑料纖維，內(nèi)層為柔性太陽能電池板；左半球殼和右半球殼分別采用兩個直角框架進(jìn)行固定，其中，直角框架的支撐端與內(nèi)層的內(nèi)表面固定，兩個直角框架之間留有矩形框架的安裝空間；球殼上設(shè)有采集孔，直角框架的直角對面的柔性太陽能電池板上設(shè)有光學(xué)傳感器，光學(xué)傳感器對應(yīng)的外層上設(shè)有光學(xué)玻璃；聲音傳感器安裝在內(nèi)層內(nèi)部，與采集孔相對應(yīng)，采集孔對應(yīng)的外層處設(shè)有篩網(wǎng)；直角框架上設(shè)有傳感器電路板，傳感器電路板與聲音傳感器、光學(xué)傳感器連接；探測器中部設(shè)有矩形框架，矩形框架左右兩端分別固定連接I套支撐機構(gòu)；其中，支撐機構(gòu)包括支撐座、支撐套、電機支板和軸承，其中，支撐套固定連接在矩形框架上，電機支板與支撐套靠近矩形框架的一端固定連接，電機支板上設(shè)有孔，電機的外殼固定在電機支架上，電機軸穿過電機支板上的孔與支撐座固定連接；支撐座的前端通過軸承與支撐套連接；支撐座的底面與探測器的內(nèi)層內(nèi)表面固定連接；
[0007]矩形框架上設(shè)有控制電路板、蓄電池和天線，其中，蓄電池與控制電路板、柔性太陽能電池板、電機、聲音傳感器和光學(xué)傳感器連接，天線位于左、右半球之間，與傳感器電路板連接。
[0008]其中，柔性太陽能電池板型號為XD0.85，聲音傳感器型號為377A02，傳感器電路板型號為STM100。
[0009]有益效果:[0010](I)本發(fā)明采用柔性太陽能電池板和蓄電池供電，實現(xiàn)了探測器的自供電，并且利用柔性太陽能電池板彈性強的特點，采用球形柔性太陽能電池板包裹傳感器，從而最大效率地利用太陽能，同時，采用外層透明塑料纖維保護(hù)太陽能電池板，防止太陽能電池板磨損，采用篩網(wǎng)和光學(xué)玻璃保護(hù)聲音傳感器和光學(xué)傳感器不被磨損。
[0011](2)在矩形框架兩端分別設(shè)有電機，通過左右電機分別帶動左右半球運動，當(dāng)左右電機差分驅(qū)動時，球形探測器可以走動，實現(xiàn)探測器的探測的自主性、靈活性。
[0012](3)本發(fā)明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內(nèi)，并能應(yīng)用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
[0013](4)本發(fā)明還可以利用光學(xué)傳感器獲取光強大小，控制電機運動到光強大的地方進(jìn)行充電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為帶有柔性太陽能電池的球形探測器俯視剖面圖。
[0015]其中，1-左半球殼，2-右半球殼，3-外層，4-內(nèi)層，5-直角框架，6_矩形框架，7_支撐座，8-支撐套，9-電機支板，10-軸承，11-電機，12-采集孔，13-聲音傳感器、14-篩網(wǎng)，15-光學(xué)傳感器，16-光學(xué)玻璃，17-傳感器電路板，18-控制電路板，19-蓄電池，20-天線。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明提供了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，如圖1所示，包括左半球殼1、右半球殼2、4個直角框架5、I個矩形框架6、2套支撐機構(gòu)、2個電機11、聲音傳感器13、篩網(wǎng)14、光學(xué)傳感器15、光學(xué)玻璃16、傳感器電路板17、控制電路板18、蓄電池19和天線20。
[0018]左右半球?qū)ΨQ布置，內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱，以右半球為例，右半球殼2為外層3和內(nèi)層4雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層4為柔性太陽能電池板，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，外層3為透明塑料纖維，用于保護(hù)太陽能電池板，防止其磨損；右半球殼2采用兩個直角框架5進(jìn)行固定支撐，其中，直角框架5的支撐端與內(nèi)層4的內(nèi)表面固定，兩個直角框架5之間留有矩形框架6的安裝空間。球殼上設(shè)有采集孔12，直角框架5的直角對面的柔性太陽能電池板上設(shè)有光學(xué)傳感器15,在光學(xué)傳感器15對應(yīng)的右半球殼外層上設(shè)有光學(xué)玻璃16,以便光學(xué)傳感器米集光照并保護(hù)光學(xué)傳感器；聲音傳感器13安裝在內(nèi)層4的內(nèi)部，與采集孔12相對應(yīng)，采集孔對應(yīng)的外層3處設(shè)有篩網(wǎng)14,以便聲音傳感器米集聲音并保護(hù)聲音傳感器；直角框架5上設(shè)有傳感器電路板17，傳感器電路板17與聲音傳感器13、光學(xué)傳感器15連接，用于處理采集的聲光信號。
[0019]在球形探測器中部設(shè)有矩形框架6，矩形框架6左右兩端分別固定連接I套支撐機構(gòu)，支撐機構(gòu)的另一端與球殼內(nèi)層固定連接。
[0020]其中，支撐機構(gòu)包括支撐座7、支撐套8、電機支板9和軸承10，其中，支撐套8固定連接在矩形框架6上，電機支板9與支撐套8靠近矩形框架6的一端固定連接，電機支板9上設(shè)有孔，電機11的外殼固定在電機支架9上，電機軸穿過電機支板9上的孔與支撐座7固定連接；支撐座7的前端通過軸承10并與支撐套8連接；支撐座7的底面與探測器的內(nèi)層內(nèi)表面固定連接。
[0021]矩形框架6上設(shè)有控制電路板18、蓄電池19和天線20，其中，蓄電池19與控制電路板18、柔性太陽能電池板、電機11、聲音傳感器13和光學(xué)傳感器15連接,在控制電路板17的控制下對柔性太陽能電池板轉(zhuǎn)換的電能進(jìn)行存儲，并對聲音傳感器13、光學(xué)傳感器15和電機11提供電源，實現(xiàn)探測器的自供電。天線20與傳感器電路板17連接，位于左、右半球之間，指向天空，用于收發(fā)聲光傳感器采集的信號。
[0022]當(dāng)電機在控制電路板18的控制下運轉(zhuǎn)時，電機軸帶動支撐座7旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使右半球殼2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)左右電機差分驅(qū)動時，左右半球即可以走動，實現(xiàn)野外環(huán)境下聲光自主探測的功能。
[0023]其中，傳感器電路板采用EnOcean公司推出太陽能供電的無線傳感器模塊STM100 ；選取XD0.85型號的柔性太陽能電池板，其最大功率為0.85W，周圍溫度為-20-40°C，電池運行溫度為-20-90°C ;選用377A02型號的聲音傳感器，它是1/2英寸自由場精密聲音傳感器，靈敏度為50mV/Pa，頻響在3.15_20kHz之間，動態(tài)范圍為148dB，工作溫度在-40-150°C之間，直徑為13.2mm，極化電壓為OV ;選用成本低廉且功耗較低的CMOS光電傳感器；選用價格便宜、能耗低的直流電機；本發(fā)明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內(nèi)，并能應(yīng)用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
[0024]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，包括左半球殼(I)、右半球殼(2)、4個直角框架(5)、1個矩形框架(6)、2套支撐機構(gòu)、2個電機(11)、聲音傳感器(13)、篩網(wǎng)(14)、光學(xué)傳感器(15)、光學(xué)玻璃(16)、傳感器電路板(17)、控制電路板(18)、蓄電池(19)和天線(20)； 其中，左半球殼(I)和右半球殼(2)為外層(3)和內(nèi)層(4)雙層結(jié)構(gòu)，外層(3)為透明塑料纖維，內(nèi)層(4)為柔性太陽能電池板；左半球殼(I)和右半球殼(2)分別采用兩個直角框架(5)進(jìn)行固定，其中，直角框架(5)的支撐端與內(nèi)層(4)的內(nèi)表面固定，兩個直角框架(5)之間留有矩形框架(6)的安裝空間；球殼上設(shè)有采集孔(12)，直角框架(5)的直角對面的柔性太陽能電池板上設(shè)有光學(xué)傳感器(15)，光學(xué)傳感器(15)對應(yīng)的外層上設(shè)有光學(xué)玻璃；聲音傳感器(13 )安裝在內(nèi)層(4)內(nèi)部，與采集孔(12 )相對應(yīng)，采集孔對應(yīng)的外層(3 )處設(shè)有篩網(wǎng)(14);直角框架上設(shè)有傳感器電路板(17)，傳感器電路板(17)與聲音傳感器(13)、光學(xué)傳感器(15)連接；探測器中部設(shè)有矩形框架(6)，矩形框架(6)左右兩端分別固定連接I套支撐機構(gòu)；其中，支撐機構(gòu)包括支撐座(7 )、支撐套(8 )、電機支板(9 )和軸承(10 )，其中，支撐套(8 )固定連接在矩形框架(6 )上，電機支板(9 )與支撐套(8 )靠近矩形框架(6 )的一端固定連接，電機支板(9)上設(shè)有孔，電機(11)的外殼固定在電機支架(9)上，電機軸穿過電機支板(9 )上的孔與支撐座(7 )固定連接；支撐座(7 )的前端通過軸承(10 )與支撐套(8 )連接；支撐座(7)的底面與探測器的內(nèi)層內(nèi)表面固定連接； 矩形框架(6)上設(shè)有控制電路板(18)、蓄電池(19)和天線(20)，其中，蓄電池(19)與控制電路板(18)、柔性太陽能電池板、電機(11)、聲音傳感器(13)和光學(xué)傳感器(15)連接，天線(20)位于左、右半球之間，與傳感器電路板(17)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述柔性太陽能電池板型號為XD0.85。
3.如權(quán)利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述聲音傳感器型號為377A02。
4.如權(quán)利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述傳感器電路板型號為STM100。
【文檔編號】G01J1/42GK103743478SQ201310752154
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】陳杰, 李佳洪, 鄧方, 張樂樂, 李鳳梅, 樊欣宇, 李勇, 顧曉丹, 關(guān)勝盤, 代鳳馳, 趙勇立 申請人:北京理工大學(xué)