電磁共振無線傳感器制造技術

本發明專利技術公開了一種電磁共振無線傳感器，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、能量發射線圈、諧振線圈和整流穩壓電路，能量發射線圈的輸入端連接交流電源，諧振線圈的輸出端通過整流穩壓電路連接微處理器的電源輸入端。能量發射線圈將交流電源的電能以微波形式發送出去，諧振線圈接收到微波以后通過整流穩壓電路轉化為電能為傳感器供電。本發明專利技術適應性好，可以工作于各類較為惡劣的環境。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種傳感設備，尤其是涉及一種采用無線輸電的電磁共振無線傳感器。
技術介紹
針對目前無線測溫技術，大部分的測溫產品的電源均采用電池或CT取電模式。電池的使用存在一個使用壽命的問題，使用一段時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造成安全隱患。而CT取電存在體積大、安裝不便的問題，并且在超強磁場中會產生振動和發熱，對電力設備產生嚴重的危害。中華人民共和國國家知識產權局于2008年11月05日公開了授權公告號為CN201145943Y的專利文獻，名稱是溫差無線紅外溫度傳感器，其設有半導體溫差發電裝置、保護熱電阻、紅外發射管和散熱裝置。半導體溫差發電裝置由半導體溫差模塊加熱端導熱底殼和熱端散熱銅板組成，在散熱銅板上設有散熱器，相互之間由聚四氟乙烯絕緣緊固為一體。散熱器頂 部設有電光轉換紅外發射管。熱保護電阻設置在散熱器內部，與半導體溫差模塊和紅外發射管相連接。此方案通過半導體溫差發電裝置供電，但是供電方式較為單一，在溫差不大的環境下難以實現自我供電的目的，適用范圍有一定的限制。
技術實現思路
本專利技術主要是解決現有技術所存在的無線傳感器使用壽命有限、適應面狹窄等的技術問題，提供一種具有非常長久的使用壽命、可以在小溫差、無振動等環境下工作的電磁共振無線傳感器。本專利技術針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種電磁共振無線傳感器，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管，所述第二開關管的被控端與微處理器的控制端連接，所述第二開關管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關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串行接口連接；所述供電模塊包括交流電源、能量發射線圈、諧振線圈和整流穩壓電路，所述能量發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整流穩壓電路連接微處理器的電源輸入端。根據電磁感應原理，一定距離內的兩個諧振頻率相同的線圈，當對其中一個線圈施加諧振能量后，另一個線圈就會與之產生共振，這就是所謂的磁共振，一旦產生磁共振之后，一個線圈的能量就會沿著磁共振通道傳輸給另一線圈，這樣就實現了電能量傳輸，即電磁共振取電。能量發射線圈將交流電源的電能以微波形式發送出去，諧振線圈接收到微波以后通過整流穩壓電路轉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，而不會像傳統的無線傳感器一樣受電池壽命的影響，也不需要溫差、振動等其他外部條件，適應性好，可以工作于各類較為惡劣的環境。一個能量發射線圈可以對應若干個諧振線圈，即一個發射源的微波被設置在不同位置的諧振線圈所接收，簡化系統的復雜度，提高能量的使用率。微處理器通過串口總線將要發送的數據傳遞給通訊模塊，并通過第二開關管控制通訊模塊的工作時間，在不需要發送數據的時候停止通訊模塊的供電，節省能源。作為優選，整流穩壓電路包括整流二極管、穩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極連接微處理器的電源輸入端負極；所述穩壓二極管的正極連接諧振線圈的輸出端負極，所述穩壓二極管的負極連接整流二極管的負極，所述濾波電容與穩壓二極管并聯。整流二極管將接收到的交流電轉化為直流電，穩壓二極管防止線路中的電壓過高而損壞后續電路。濾波電容濾除電路中的雜波，提高電流質量。作為優 選，整流穩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、充電泵和超級電容，所述自舉升壓電路的輸入端連接整流二極管的負極，所述自舉升壓電路的輸出端連接超級電容的正極，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極，所述超級電容的負極連接諧振線圈的輸出端負極；所述超級電容的正極和負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芯片和第一開關管，所述電壓檢測芯片與超級電容并聯；所述第一開關管的被控端連接電壓檢測芯片的控制端，所述第一開關管的輸入端連接超級電容的正極，第一開關管的輸出端連接微處理器的電源輸入端正極。管理電路能在超級電容能量收集未滿時，將系統供電電源與后級電路完全切斷，使能量收集工作在更高效的狀態。作為優選，所述通訊模塊為射頻通訊模塊。本專利技術采用無線電數據傳輸技術，保證傳感器與數據接收裝置存在物理上的隔離。作為優選，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、開關量傳感器中的一種或若干種。根據需要更換模擬量采集模塊可以使傳感器滿足不同的需求。本專利技術帶來的實質性效果是，可以實現設備的長期運行，減少了檢修帶來的不便；無需電池供電；具有高效的能量收集能力，可以工作在小溫差、無振動環境下；提高傳感器的工作穩定性，徹底消除電源問題帶來的局限性；縮小傳感器的體積，使得傳感器安裝時更加方便；拓寬傳感器的環境適應性，使其工作于更加惡劣的場所。附圖說明圖1是本專利技術的一種電路圖中:1、交流電源，2、自舉升壓電路，3、穩壓保護電路，4、電壓檢測芯片，5、微處理器，6、模擬量采集模塊，7、通訊模塊。具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。實施例:本實施例的一種電磁共振無線傳感器，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管T2，第二開關管T2的被控端與微處理器5的控制端連接，第二開關管T2的輸入端與微處理器5的電源輸出端連接，第二開關管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還通過串行接口連接；供電模塊包括交流電源1、能量發射線圈S1、諧振線圈S2和整流穩壓電路，能量發射線圈SI的輸入端連接交流電源1，諧振線圈S2的輸出端依次通過整流穩壓電路、升壓模塊和管理電路連接微處理器的電源輸入端。整流穩壓電路包括整流二極管D1、穩壓二極管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的輸出端負極連接微處理器5的電源輸入端負極； 穩壓二極管D2的正極連接諧振線圈S2的輸出端負極，穩壓二極管D2的負極連接整流二極管Dl的負極，濾波電容Cl與穩壓二極管D2并聯。升壓模塊包括自舉升壓電路2、充電泵K和超級電容C2，自舉升壓電路2的輸入端連接整流二極管Dl的負極，自舉升壓電路2的輸出端連接超級電容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的輸出端負極，超級電容C2的負極連接諧振線圈S2的輸出端負極。升壓模塊還包括穩壓保護電路3，穩壓保護電路3與超級電容C2并聯，防止升壓模塊輸出電壓過高損壞后續電路。管理電路包括電壓檢測芯片4和第一開關管Tl，電壓檢測芯片4與超級電容C2并聯；第一開關管Tl的被控端連接電壓檢測芯片4的控制端，第一開關管Tl的輸入端連接超級電容C2的正極,第一開關管Tl的輸出端連本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電磁共振無線傳感器，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管，所述第二開關管的被控端與微處理器的控制端連接，所述第二開關管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關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串行接口連接；所述供電模塊包括交流電源、能量發射線圈、諧振線圈和整流穩壓電路，所述能量發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整流穩壓電路連接微處理器的電源輸入端。

【技術特征摘要】
1.一種電磁共振無線傳感器，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管，所述第二開關管的被控端與微處理器的控制端連接，所述第二開關管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關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串行接口連接；所述供電模塊包括交流電源、能量發射線圈、諧振線圈和整流穩壓電路，所述能量發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整流穩壓電路連接微處理器的電源輸入端。2.根據權利要求1所述的電磁共振無線傳感器，其特征在于，所述整流穩壓電路包括整流二極管、穩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極連接微處理器的電源輸入端負極；所述穩壓二極管的正極連接諧振線圈的輸出端負極，所述穩壓二極管的負極連接整流二極管的負極，所述濾波電容與穩壓二極管并聯。3.根據權利要求2所述的電磁共振無線傳感器，其特征在于，所述整流穩壓電路和微處理器之間還串接有升壓模塊，所述升壓模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：滕明茂，黨臻，童祝穩，吳孝兵，趙國棟，
申請(專利權)人：杭州休普電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：