持續為自身供電的無線傳感器制造技術

本實用新型專利技術公開一種持續為自身供電的無線傳感器，旨在提供一種能量采集效率高，適應復雜環境強，能持續為自身供電的無線傳感器。本實用新型專利技術通過下述技術方案予以實現：太陽能電池板（7）的主軸通過帶有阻尼的鎖緊套（8）和連接器（10）螺接在殼體（3）上；太陽能電池板（7）的導線貫通萬向機構（6）的中心過孔，電連接固定在殼體（3）容納腔中的充電電路板（4）及其相連的充電電源（11），并通過所述主軸上裝配的萬向機構（6），調節太陽能電池板（7）兩翼的角度，充電電路板（4）將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體（3）內。

Wireless sensors that continuously power themselves

【技術實現步驟摘要】
持續為自身供電的無線傳感器
本技術涉無線傳感器網絡中的微能源自供電技術，特別涉及光照角度自調節及光伏充電，且能持續為自身供電的無線傳感器。
技術介紹
無線傳感器的組成模塊封裝在一個殼體內，在工作時它將由電池或振動發電機提供充電電源構成無線傳感器網絡節點，由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊。無線傳感器網絡憑借其體積小、布局靈活、可靠性強等優勢，得到了日益深入的研究及應用，但是節點的工作壽命嚴重依賴供電電池的持續時間。隨著傳感器、嵌入式、無線通信、微機電、光伏等技術的發展，無線傳感器被要求成為真正的獨立節點，即自適應，自修復，自組網，自供電等。充電電源問題是制約無線傳感器網絡大規模應用的關鍵因素。無線傳感器微能源儲能是在無線傳感器結點工作時高效率地進行充電及儲存。從周圍環境采集到各種類型的能源，須進行高效長期地儲存，才能保證無線傳感器網絡持續工作。解決無線傳感器能源問題要從能量采集入手，通過高效存儲和節能降耗等技術使傳感器結點實現能量自給自足；目前無線傳感器中，大都采用電池供電，當電能耗盡時只能更換電池，或人為對其充電。而無線傳感器應用場合的特殊性，往往導致電池更換或充電非常麻煩，不利于人員操作。因此需要持續地向無線傳感器供電，保證其有足夠的能量正常工作。無線傳感器網絡及其能源供給無線傳感器結點體積小，通常只能攜帶能量有限的電池，要延長網絡工作周期，結點的供電是必須考慮的問題。由于傳感器結點個數多、分布區域廣，而且通常部署環境復雜，因此，通過更換電池的方式來補充能源來延長使用周期）是不現實的。常用的環境能源有太陽能、振動能、風能、溫差熱能等，但這些能源往往各有優缺點，有的受到氣候條件限制而無法持續穩定地供能。傳統觀點認為，風力發電并不適合應用在復雜環境中大規模的無線傳感器網絡結點上，而新近的研究表明，結合壓電等技術將有助于采用小型風機為傳感器結點供電是一種種應用于無線傳感器網絡的主流儲能技術。雖然風能微能源技術在無線傳感器網絡上的應用有突破性進展，然而風速不穩定帶來的問題目前仍未得到很好的解決。因此，要將風能發電應用于復雜環境中大規模的無線傳感器結點，還需要在提高電能品質上繼續深入研究。能量的有效采集、高效儲存和利用以及整體的節能降耗是無線傳感器網絡突破能量限制的關鍵。太陽能的光和熱綜合利用技術將是太陽能采能發展的方向之一。太陽能的采集自然界中，太陽能是最豐富和最容易獲得的環境能源，太陽能電池就是利用光生伏特效應制作的半導體器件，又稱光伏器件。與傳統化學電池相比，太陽能電池在轉化效率、設備搭建、環境保護等方面具有無可比擬的優勢。太陽能電池功率密度較高，每cm2可獲取mW級的能量。因此，在為結點設計采能裝置時，應該優先考慮采用太陽能。太陽能電池板是應用方便的光伏器件，利用硅片的光電效應，將太陽輻射能收集并轉化為電能。但供電電壓不穩或過低環境的變化往往會對結點采能造成干擾，對于能量采集部分，例如，以太陽能為結點供應能源時，如果太陽被云遮住，光伏板接收的光照強度就會發生變化。
技術實現思路
本技術目的是針對現有技術存在的不足之處，提供一種結構緊湊，能量采集效率高，持續工作時間長，適應復雜環境強，能持續為自身供電的無線傳感器。為達到上述目的，本技術采用的技術手段如下：一種持續為自身供電的無線傳感器，包括：設置于殼體3內的充電電路板4及充電電源11，固定在殼體3下端的支座1和固聯在殼體3上端平面上通過連接器10連接的鎖緊套8，通過鎖緊套8主軸連接的太陽能電池板7及其固定在所述主軸上的萬向機構6，其特征在于：所述主軸通過帶有阻尼的鎖緊套8和連接器10螺接在殼體3上；太陽能電池板7的導線貫通萬向機構6的中心過孔，電連接固定在殼體3容納腔中的充電電路板4及其相連的充電電源11，并通過所述主軸上裝配的萬向機構6，調節太陽能電池板7兩翼的角度，充電電路板4將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體3內。本技術相比于現有技術具有如下有益效果。結構緊湊。本技術將充電電路板及充電電源設置于殼體內，固聯在支座1端平面上，連接太陽能電池板的萬向機構，結構簡潔緊湊。能量采集效率高，持續工作時間長。本技術從能量采集入手，將無線傳感器與具有能量收集功能的太陽能電池板7集成為一體，通過帶阻尼的萬向機構調節太陽能電池板的角度，保證不同緯度的使用環境都可以充分利用太能，保證了傳感器在無外部供電的情況下持續工作。采用太陽能充電鋰離子電池，工作時高效率地進行充電及儲存，為無線傳感器持續供電，通過高效電能存儲使無線傳感器實現能量自給自足，保證了無線傳感器長時間工作。適應復雜環境強。本技術采用將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體3內，通過帶阻尼的萬向機構調節太陽能板的角度，保證不同緯度的使用環境都可以充分利用太陽能，保證傳感器在無外部供電的情況下持續工作。通過選用工作頻率2.4GHz的無線通訊模塊提高抗干擾能力，保證了無線傳感器無線傳輸距離的通訊，提高了適應復雜環境的能力。附圖說明圖1為本技術且能持續為自身供電的無線傳感的結構透視圖；圖2為圖1的電路原理示意圖。圖中：1支座，2傳感器，3殼體，4充電電路板，5屏幕，6萬向機構，7太陽能電池板，8鎖緊套，9球罩，10連接器，11充電電源。以下結合附圖對本技術的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本技術，并非用于限定本技術的范圍。具體實施方式參閱圖1。在以下描述的實施例中，一種持續為自身供電的無線傳感器，包括：設置于殼體3內的充電電路板4及充電電源11，固定在殼體3下端的支座1和固聯在殼體3上端平面上通過連接器10連接的鎖緊套8，通過鎖緊套8主軸連接的太陽能電池板7及其固定在所述主軸上的萬向機構6，其中所述主軸通過帶有阻尼的鎖緊套8和連接器10螺接在殼體3上；太陽能電池板7的導線貫通萬向機構6的中心過孔，電連接固定在殼體3容納腔中的充電電路板4及其相連的充電電源11，并通過所述主軸上裝配的萬向機構6，調節太陽能電池板7兩翼的角度，充電電路板4將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體3內。充電電路板4內置充電管理單元、無線通訊單元和連接無線傳感器的數據處理單元，以及連接單片機的信號調理電路。作為本技術優選實施例，支座1包括：中心開有過孔的上蓋和下蓋構成的矩形盒體，以及沿矩形盒體對角線延展的扁平狀四爪正交支架，并且每個支架的末端制有連通矩形盒體的圓筒，每個圓筒上裝配有由球罩9蓋住的傳感器2。在本實施例中，殼體3是由矩形頂蓋固聯構成的梯形四方體，充電電路板4固定在梯形盒體的底部，通過引線連接充電電源11與固定在殼體3外側表面上的屏幕5；屏幕斜面可視角度符合人體工學。進一步的，充電電源11由太陽能充電的可充電鋰電池，本實施例充電電路板4采用線性可調穩壓器TL431與三極管連接，作為充電電源11的鋰電池充電電路。鋰電池充電電路將太陽能電池板10輸出電壓限制在4.2V內，滿足3.7V鋰電池充電電壓要求。傳感器包括固定在支座1扁平狀四爪正交支架四個支架上的溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器和煙霧傳感器。作為本實施例優選的，溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種持續為自身供電的無線傳感器，包括：設置于殼體（3）內的充電電路板（4）及充電電源（11），固定在殼體（3）下端的支座（1）和固聯在殼體（3）上端平面上通過連接器（10）連接的鎖緊套（8），通過鎖緊套（8）主軸連接的太陽能電池板（7）及其固定在所述主軸上的萬向機構（6），其特征在于：所述主軸通過帶有阻尼的鎖緊套（8）和連接器（10）螺接在殼體（3）上；太陽能電池板（7）的導線貫通萬向機構（6）的中心過孔，電連接固定在殼體（3）容納腔中的充電電路板（4）及其相連的充電電源（11），并通過所述主軸上裝配的萬向機構（6），調節太陽能電池板（7）兩翼的角度，充電電路板（4）將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體（3）內。

【技術特征摘要】
1.一種持續為自身供電的無線傳感器，包括：設置于殼體（3）內的充電電路板（4）及充電電源（11），固定在殼體（3）下端的支座（1）和固聯在殼體（3）上端平面上通過連接器（10）連接的鎖緊套（8），通過鎖緊套（8）主軸連接的太陽能電池板（7）及其固定在所述主軸上的萬向機構（6），其特征在于：所述主軸通過帶有阻尼的鎖緊套（8）和連接器（10）螺接在殼體（3）上；太陽能電池板（7）的導線貫通萬向機構（6）的中心過孔，電連接固定在殼體（3）容納腔中的充電電路板（4）及其相連的充電電源（11），并通過所述主軸上裝配的萬向機構（6），調節太陽能電池板（7）兩翼的角度，充電電路板（4）將承載有各傳感器電路與包含了天線的射頻模塊的各傳感器電路連接在一起，并設置于殼體（3）內。2.如權利要求1所述的持續為自身供電的無線傳感器，其特征在于：支座（1）包括：中心開有過孔的上蓋和下蓋構成的矩形盒體，以及沿矩形盒體對角線延展的扁平狀四爪正交支架，并且每個支架的末端制有連通矩形盒體的圓筒，每個圓筒上裝配有由球罩（9）部分的傳感器（2）。3.如權利要求1所述的持續為自身供電的無線傳感器，其特征在于：充電電路板（4）內置充電管理單元、無線通訊單元和連接無線傳感器的數據處理單元，以及連接單片機的信號調理電路。4.如權利要求1所述的持續為自身供電的無線傳感器，其特征在于：殼體（3）是由矩形頂蓋固聯構成的梯形四方體，充電電路板（4）固定在梯形盒體的底部，通過引線連接充電電源（11）與固定在殼體（3）外側表面上的屏幕（5）。5.如權利要求1所述的持續為自身供電的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋翔宇，
申請(專利權)人：成都凱天電子股份有限公司，
類型：新型
國別省市：四川,51