專利名稱：電磁共振無(wú)線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感設(shè)備，尤其是涉及一種采用無(wú)線輸電的電磁共振無(wú)線傳感器。
背景技術(shù)：
針對(duì)目前無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，大部分的測(cè)溫產(chǎn)品的電源均采用電池或CT取電模式。電池的使用存在一個(gè)使用壽命的問(wèn)題，使用一段時(shí)間以后電池耗盡就需要更換電池，而且電池的漏液和爆炸都會(huì)造成安全隱患。而CT取電存在體積大、安裝不便的問(wèn)題，并且在超強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和發(fā)熱，對(duì)電力設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2008年11月05日公開了授權(quán)公告號(hào)為CN201145943Y的專利文獻(xiàn)，名稱是溫差無(wú)線紅外溫度傳感器，其設(shè)有半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置、保護(hù)熱電阻、紅外發(fā)射管和散熱裝置。半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置由半導(dǎo)體溫差模塊加熱端導(dǎo)熱底殼和熱端散熱銅板組成，在散熱銅板上設(shè)有散熱器，相互之間由聚四氟乙烯絕緣緊固為一體。散熱器頂 部設(shè)有電光轉(zhuǎn)換紅外發(fā)射管。熱保護(hù)電阻設(shè)置在散熱器內(nèi)部，與半導(dǎo)體溫差模塊和紅外發(fā)射管相連接。此方案通過(guò)半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝置供電，但是供電方式較為單一，在溫差不大的環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)自我供電的目的，適用范圍有一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無(wú)線傳感器使用壽命有限、適應(yīng)面狹窄等的技術(shù)問(wèn)題，提供一種具有非常長(zhǎng)久的使用壽命、可以在小溫差、無(wú)振動(dòng)等環(huán)境下工作的電磁共振無(wú)線傳感器。本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:一種電磁共振無(wú)線傳感器，包括模擬量采集模塊、微處理器、通訊模塊和為整個(gè)傳感器供電的供電模塊，所述模擬量采集模塊與所述微處理器電連接，所述微處理器和所述通訊模塊之間連接有第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的被控端與微處理器的控制端連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關(guān)管的輸出端與通訊模塊的電源輸入端連接，所述微處理器與通訊模塊還通過(guò)串行接口連接；所述供電模塊包括交流電源、能量發(fā)射線圈、諧振線圈和整流穩(wěn)壓電路，所述能量發(fā)射線圈的輸入端連接交流電源，所述諧振線圈的輸出端通過(guò)整流穩(wěn)壓電路連接微處理器的電源輸入端。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，一定距離內(nèi)的兩個(gè)諧振頻率相同的線圈，當(dāng)對(duì)其中一個(gè)線圈施加諧振能量后，另一個(gè)線圈就會(huì)與之產(chǎn)生共振，這就是所謂的磁共振，一旦產(chǎn)生磁共振之后，一個(gè)線圈的能量就會(huì)沿著磁共振通道傳輸給另一線圈，這樣就實(shí)現(xiàn)了電能量傳輸，即電磁共振取電。能量發(fā)射線圈將交流電源的電能以微波形式發(fā)送出去，諧振線圈接收到微波以后通過(guò)整流穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為電能為傳感器供電。交流電源與市電連接，只要市電不斷電則傳感器可以一直工作，而不會(huì)像傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器一樣受電池壽命的影響，也不需要溫差、振動(dòng)等其他外部條件，適應(yīng)性好，可以工作于各類較為惡劣的環(huán)境。一個(gè)能量發(fā)射線圈可以對(duì)應(yīng)若干個(gè)諧振線圈，即一個(gè)發(fā)射源的微波被設(shè)置在不同位置的諧振線圈所接收，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高能量的使用率。微處理器通過(guò)串口總線將要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給通訊模塊，并通過(guò)第二開關(guān)管控制通訊模塊的工作時(shí)間，在不需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候停止通訊模塊的供電，節(jié)省能源。作為優(yōu)選，整流穩(wěn)壓電路包括整流二極管、穩(wěn)壓二極管和濾波電容，所述諧振線圈的輸出端正極連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接微處理器的電源輸入端正極；所述諧振線圈的輸出端負(fù)極連接微處理器的電源輸入端負(fù)極；所述穩(wěn)壓二極管的正極連接諧振線圈的輸出端負(fù)極，所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接整流二極管的負(fù)極，所述濾波電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)。整流二極管將接收到的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，穩(wěn)壓二極管防止線路中的電壓過(guò)高而損壞后續(xù)電路。濾波電容濾除電路中的雜波，提高電流質(zhì)量。作為優(yōu) 選，整流穩(wěn)壓電路和微處理器之間還串接有升壓模塊，所述升壓模塊包括自舉升壓電路、充電泵和超級(jí)電容，所述自舉升壓電路的輸入端連接整流二極管的負(fù)極，所述自舉升壓電路的輸出端連接超級(jí)電容的正極，所述充電泵的控制端連接自舉升壓電路的控制端，另一端連接諧振線圈的輸出端負(fù)極，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接諧振線圈的輸出端負(fù)極；所述超級(jí)電容的正極和負(fù)極與微處理器的電源輸入端連接。升壓模塊將電壓升高至微處理器所需的值，使微處理器能夠正常工作。作為優(yōu)選，升壓模塊和微處理器之間還串接有管理電路，所述管理電路包括電壓檢測(cè)芯片和第一開關(guān)管，所述電壓檢測(cè)芯片與超級(jí)電容并聯(lián)；所述第一開關(guān)管的被控端連接電壓檢測(cè)芯片的控制端，所述第一開關(guān)管的輸入端連接超級(jí)電容的正極，第一開關(guān)管的輸出端連接微處理器的電源輸入端正極。管理電路能在超級(jí)電容能量收集未滿時(shí)，將系統(tǒng)供電電源與后級(jí)電路完全切斷，使能量收集工作在更高效的狀態(tài)。作為優(yōu)選，所述通訊模塊為射頻通訊模塊。本發(fā)明采用無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，保證傳感器與數(shù)據(jù)接收裝置存在物理上的隔離。作為優(yōu)選，所述模擬量采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、開關(guān)量傳感器中的一種或若干種。根據(jù)需要更換模擬量采集模塊可以使傳感器滿足不同的需求。本發(fā)明帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性效果是，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行，減少了檢修帶來(lái)的不便；無(wú)需電池供電；具有高效的能量收集能力，可以工作在小溫差、無(wú)振動(dòng)環(huán)境下；提高傳感器的工作穩(wěn)定性，徹底消除電源問(wèn)題帶來(lái)的局限性；縮小傳感器的體積，使得傳感器安裝時(shí)更加方便；拓寬傳感器的環(huán)境適應(yīng)性，使其工作于更加惡劣的場(chǎng)所。


圖1是本發(fā)明的一種電路圖中:1、交流電源，2、自舉升壓電路，3、穩(wěn)壓保護(hù)電路，4、電壓檢測(cè)芯片，5、微處理器，6、模擬量采集模塊，7、通訊模塊。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例:本實(shí)施例的一種電磁共振無(wú)線傳感器，如圖1所示，包括模擬量采集模塊
6、微處理器5、通訊模塊7和為整個(gè)傳感器供電的供電模塊，模擬量采集模塊6與微處理器5電連接，微處理器5和通訊模塊7之間連接有第二開關(guān)管T2，第二開關(guān)管T2的被控端與微處理器5的控制端連接，第二開關(guān)管T2的輸入端與微處理器5的電源輸出端連接，第二開關(guān)管T2的輸出端與通訊模塊7的電源輸入端連接，微處理器5與通訊模塊7還通過(guò)串行接口連接；供電模塊包括交流電源1、能量發(fā)射線圈S1、諧振線圈S2和整流穩(wěn)壓電路，能量發(fā)射線圈SI的輸入端連接交流電源1，諧振線圈S2的輸出端依次通過(guò)整流穩(wěn)壓電路、升壓模塊和管理電路連接微處理器的電源輸入端。整流穩(wěn)壓電路包括整流二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2和濾波電容Cl，諧振線圈S2的輸出端正極連接整流二極管Dl的正極；諧振線圈S2的輸出端負(fù)極連接微處理器5的電源輸入端負(fù)極； 穩(wěn)壓二極管D2的正極連接諧振線圈S2的輸出端負(fù)極，穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極連接整流二極管Dl的負(fù)極，濾波電容Cl與穩(wěn)壓二極管D2并聯(lián)。升壓模塊包括自舉升壓電路2、充電泵K和超級(jí)電容C2，自舉升壓電路2的輸入端連接整流二極管Dl的負(fù)極，自舉升壓電路2的輸出端連接超級(jí)電容C2的正極，充電泵K的控制端連接自舉升壓電路2的控制端，充電泵K的另一端連接諧振線圈S2的輸出端負(fù)極，超級(jí)電容C2的負(fù)極連接諧振線圈S2的輸出端負(fù)極。升壓模塊還包括穩(wěn)壓保護(hù)電路3，穩(wěn)壓保護(hù)電路3與超級(jí)電容C2并聯(lián)，防止升壓模塊輸出電壓過(guò)高損壞后續(xù)電路。管理電路包括電壓檢測(cè)芯片4和第一開關(guān)管Tl，電壓檢測(cè)芯片4與超級(jí)電容C2并聯(lián)；第一開關(guān)管Tl的被控端連接電壓檢測(cè)芯片4的控制端，第一開關(guān)管Tl的輸入端連接超級(jí)電容C2的正極,第一開關(guān)管Tl的輸出端連接微處理器5的電源輸入端正極。通訊模塊7為射頻通訊模塊。模擬量采集模塊6包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、開關(guān)量傳感器中的一種或若干種。能量發(fā)射線圈將交流電源的電能以微波形式發(fā)送出去，諧振線圈接收到微波以后通過(guò)整流穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為電能為傳感器供電。交流電源與市電連接，只要市電不斷電則傳感器可以一直工作，而不會(huì)像傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器一樣受電池壽命的影響，也不需要溫差、振動(dòng)等其他外部條件，適應(yīng)性好，可以工作于各類較為惡劣的環(huán)境。一個(gè)能量發(fā)射線圈可以對(duì)應(yīng)若干個(gè)諧振線圈，即一個(gè)發(fā)射源的微波被設(shè)置在不同位置的諧振線圈所接收，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高能量的使用率。管理電路能在超級(jí)電容能量收集未滿時(shí)，將系統(tǒng)供電電源與后級(jí)電路完全切斷，使能量收集工作在更高效的狀態(tài)。本系統(tǒng)采用國(guó)際主流的低功耗芯片設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)能量的軟件、硬件協(xié)調(diào)管理。傳感器在通訊中采取國(guó)際通行的CRC校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了能量發(fā)射線圈、諧振線圈、升壓模塊等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)； 把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種電磁共振無(wú)線傳感器，包括模擬量采集模塊、微處理器、通訊模塊和為整個(gè)傳感器供電的供電模塊，其特征在于，所述模擬量采集模塊與所述微處理器電連接，所述微處理器和所述通訊模塊之間連接有第二開關(guān)管，所述第二開關(guān)管的被控端與微處理器的控制端連接，所述第二開關(guān)管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關(guān)管的輸出端與通訊模塊的電源輸入端連接，所述微處理器與通訊模塊還通過(guò)串行接口連接；所述供電模塊包括交流電源、能量發(fā)射線圈、諧振線圈和整流穩(wěn)壓電路，所述能量發(fā)射線圈的輸入端連接交流電源，所述諧振線圈的輸出端通過(guò)整流穩(wěn)壓電路連接微處理器的電源輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述整流穩(wěn)壓電路包括整流二極管、穩(wěn)壓二極管和濾波電容，所述諧振線圈的輸出端正極連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接微處理器的電源輸入端正極；所述諧振線圈的輸出端負(fù)極連接微處理器的電源輸入端負(fù)極；所述穩(wěn)壓二極管的正極連接諧振線圈的輸出端負(fù)極，所述穩(wěn)壓二極管的負(fù)極連接整流二極管的負(fù)極，所述濾波電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述整流穩(wěn)壓電路和微處理器之間還串接有升壓模塊，所述升壓模塊包括自舉升壓電路、充電泵和超級(jí)電容，所述自舉升壓電路的輸入端連接整流二極管的負(fù)極，所述自舉升壓電路的輸出端連接超級(jí)電容的正極，所述充電泵的控制端連接自舉升壓電路的控制端，充電泵的另一端連接諧振線圈的輸出端負(fù)極，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接諧振線圈的輸出端負(fù)極；所述超級(jí)電容的正極和負(fù)極與微處理器的電源輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述升壓模塊和微處理器之間還串接有管理電路，所述管理電路包括電壓檢測(cè)芯片和第一開關(guān)管，所述電壓檢測(cè)芯片與超級(jí)電容并聯(lián)；所述第一開關(guān)管的被控端連接電壓檢測(cè)芯片的控制端，所述第一開關(guān)管的輸入端連接超級(jí)電容的正極，第一開關(guān)管的輸出端連接微處理器的電源輸入端正極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述通訊模塊為射頻通訊模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述模擬量采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、開關(guān)量傳感器中的一種或若干種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁共振無(wú)線傳感器，其特征在于，所述模擬量采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、開關(guān)量傳感器中的一種或若干種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁共振無(wú)線傳感器，其包括模擬量采集模塊、微處理器、通訊模塊和為整個(gè)傳感器供電的供電模塊，模擬量采集模塊與微處理器電連接，微處理器與通訊模塊連接；供電模塊包括交流電源、能量發(fā)射線圈、諧振線圈和整流穩(wěn)壓電路，能量發(fā)射線圈的輸入端連接交流電源，諧振線圈的輸出端通過(guò)整流穩(wěn)壓電路連接微處理器的電源輸入端。能量發(fā)射線圈將交流電源的電能以微波形式發(fā)送出去，諧振線圈接收到微波以后通過(guò)整流穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為電能為傳感器供電。本發(fā)明適應(yīng)性好，可以工作于各類較為惡劣的環(huán)境。
文檔編號(hào)H02J17/00GK103227514SQ201310088500
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者滕明茂, 黨臻, 童祝穩(wěn), 吳孝兵, 趙國(guó)棟 申請(qǐng)人:杭州休普電子技術(shù)有限公司