以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，它包括附著于被測設備上的殼體，該殼體內(nèi)設置有PCB組件且所述PCB組件上具有用于測量該被測設備溫度的測溫傳感器，所述PCB組件還包括：為所述測溫傳感器提供第一電源的半導體溫差發(fā)電器件；為所述測溫傳感器提供第二電源的電池；以及一切換電路，用于切換第一電源和第二電源。在溫差滿足工作需要的情況下切換為第一電源，以半導體溫差發(fā)電器件自采能供電為主，在溫差無法滿足工作需要的情況下切換為第二電源的電池供電，這樣可實現(xiàn)測溫傳感器在不同條件下的連續(xù)供電。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置
[0001 ] 本技術(shù)涉及一種以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置。
技術(shù)介紹
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念已得到廣泛認同，但物聯(lián)網(wǎng)應用的瓶頸在于傳感器工作電能的獲取方式，以及對電池的依賴，理論上電池在非連續(xù)工作狀態(tài)下可10年，但實際上受多種因素影響，如環(huán)境溫度、負荷大小，致使實際壽命大大縮短。隨著通訊與網(wǎng)絡技術(shù)應用的發(fā)展普及，各行各業(yè)各種環(huán)境下應用傳感器越來越多，這使得各種就地采能傳感器的技術(shù)方案成為焦點。在現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點大部分使用電池供電的方式。目前商用的電池壽命普遍2-5年，需要定期更換或維護，增加了傳感器節(jié)點的維護成本。目前，很多低功率無線傳感器和控制器的供能系統(tǒng)正逐步轉(zhuǎn)向采用可替代能源作為主要或輔助供能方式；最理想的節(jié)點供能方式是完全免除增設有線電源或電池的需要，利用物理電源產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)換正在成為許多應用領(lǐng)域的適用電源，當然也是無線傳感器供能方式的探求方向。獲取環(huán)境能源給節(jié)點補充能源甚至是永久供電，是傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的一種重要的能量來源。目前商業(yè)上可行的解決方案主要有太陽能、風能等，另外，振動能、環(huán)境溫差、潮汐、雨滴動能等新型環(huán)境能源也處于研究中，并且在某些特殊場合得以應用，然而這些能源供給方式往往受到周圍環(huán)境的限制，因而不能保證連續(xù)供電。由于眾多無線傳感器、遠程監(jiān)視器和其他低功率應用設備正逐漸發(fā)展成為只使用收集能量的近“零”功率器件，因此結(jié)合現(xiàn)有使用環(huán)境(監(jiān)測發(fā)熱電氣連接點溫度)開發(fā)一種熱電能量收集系統(tǒng)為無線傳感器節(jié)點供電成為可能。現(xiàn)有技術(shù)中的溫差供電傳感器主要指半導體溫差發(fā)電器件，它是采用單電源供電方式為測溫傳感器供電，當溫差無法滿足工作需要的情況則無法正常工作，另外測溫傳感器無法工作的情況下并不能判斷測溫傳感器的能量采集部分出現(xiàn)故障或是數(shù)據(jù)傳輸部分出現(xiàn)故障，無法實現(xiàn)測溫傳感器的連續(xù)供電，這是現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，它在溫差滿足工作需要的情況下以半導體溫差發(fā)電器件自采能供電為主，在溫差無法滿足工作需要的情況下切換為電池供電，實現(xiàn)測溫傳感器的連續(xù)供電。本技術(shù)所采用的技術(shù)方案是本技術(shù)涉及的以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，包括附著于被測設備上的殼體，該殼體內(nèi)設置有PCB組件且所述PCB組件上具有用于測量該被測設備溫度的測溫傳感器，所述PCB組件還包括為所述測溫傳感器提供第一電源的半導體溫差發(fā)電器件，該半導體溫差發(fā)電器件具有一冷端和一熱端，該熱端直接與所述被測設備熱傳導以使熱端的溫度等于被測設備的溫度;為所述測溫傳感器提供第二電源的電池；以及一切換電路，用于切換第一電源和第二電源；當所述冷端和熱端之間溫差低于某定值時切換為第二電源，當所述冷端和熱端之間溫差在該定值以上時切換為第一電源。具體來說，所述測溫傳感器包括第一測溫元件和第二測溫元件，該第一測溫元件的感溫面與所述熱端的感溫面相接觸，該第二測溫元件的感溫面與所述冷端的感溫面相接觸。該第一測溫元件測得的溫度即為所需測量的被測設備的溫度，該溫度的數(shù)據(jù)可以通過無線的發(fā)送給采集監(jiān)測系統(tǒng)中。進一步，所述PCB組件上還設置有散熱器，該散熱器與所述冷端接觸，冷端的熱量通過散熱器散發(fā)至外界，使其與熱端形成一定的溫差。進一步，所述殼體附著于被測設備上的方式包括通過捆綁式安裝于被測設備上； 或者通過一高導熱材料的安裝支架固定于被測設備上，所述熱端與該安裝支架接觸。進一步，所述PCB組件的接地極與安裝支架之間通過一對金屬螺栓螺母組件來連接，以安裝支架與被測設備作為地極，通過金屬螺栓螺母組件的高導電性，使PCB組件的接地極良好接地。進一步，所述PCB組件還包括無線發(fā)射天線，可以用于對外發(fā)射測得的溫度數(shù)據(jù)， 在所述殼體上設置有與該無線發(fā)射天線形狀相適配的保護罩。進一步，在所述殼體上設置有一用于將內(nèi)部的PCB組件整體灌封的灌封口，該灌封口上蓋設有防水帽。進一步，所述PCB組件上還設置有工作電源開關(guān)，所述殼體上具有一向殼體內(nèi)部延伸的開關(guān)保護罩以防止該工作電源開關(guān)被灌封，這樣在無必要時可以關(guān)閉該裝置的工作電源開關(guān)，以免造成不必要的浪費。進一步，上述的切換電路主要包括以下元件一比較器，用于判斷所述半導體溫差發(fā)電器件的供電儲能電容的電壓值是否超過比較器的上限閥值；一帶使能的低壓差線性穩(wěn)壓器并連接有IO 口，用于關(guān)閉和導通半導體溫差發(fā)電器件的供電；一增強型場效應管，用于關(guān)閉和導通電池的供電；以及兩個結(jié)型場效應管，分別用于阻止電流倒灌向電池和低壓差線性穩(wěn)壓器。進一步，所述PCB組件的電路還包括有能量收集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器和無線發(fā)送/接收器。本技術(shù)的有益效果是由于本技術(shù)是以半導體溫差發(fā)電器件作為主要電源，以電池作為第二電源的傳感器裝置，其中半導體溫差采能是一種新型的自采能技術(shù)，它既具有無噪音、無污染、適應范圍廣、安全可靠、長期免維護等優(yōu)勢，在有熱源的地方即可利用溫差工作以輸出電能供測溫傳感器工作，也能在無熱源地地方通過自動切換激活自帶的電池工作。此外本技術(shù)的零部件少而且全部集中于殼體內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小， 整個裝置可以通過安裝支架或者直接捆綁固定，安裝及攜帶非常方便。綜上所述本裝置在監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的使用前景。附圖說明圖I是本技術(shù)的傳感器裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)的傳感器裝置的背部設有安裝支架的示意圖；圖3是本技術(shù)傳感器裝置的斷面圖；圖4是本技術(shù)中PCB組件電路系統(tǒng)的模塊框圖；圖5是本技術(shù)中涉及的切換電路以及半導體溫差發(fā)電器件輸出后的升壓電路的不意圖。具體實施方式本技術(shù)涉及的傳感器裝置包括附著于被測設備上的殼體，該殼體內(nèi)設置有 PCB組件且所述PCB組件上具有用于測量該被測設備溫度的測溫傳感器，所述PCB組件的雙電源分別為所述測溫傳感器提供第一電源的半導體溫差發(fā)電器件和為所述測溫傳感器提供第二電源的電池以及用于切換第一電源和第二電源的切換電路。本傳感器裝置附著于被測設備上的方式可以根據(jù)具體使用環(huán)境有很多種，例如通過捆綁式安裝于被測設備上，或者通過一高導熱材料的安裝支架固定于被測設備上，下面就以支架安裝的方式對本技術(shù)做進一步詳細的描述如圖I和圖2所示，安裝支架4由高導熱金屬材料組成，本技術(shù)的傳感器裝置通過安裝支架4所設的安裝孔4b安裝于被測設備上，從而得出被測設備的溫度，也是作為傳感器裝置熱量的來源；安裝支架4另一端內(nèi)設有一凹槽4a，半導體溫差發(fā)電器件5的熱端5b的端面5bl置于凹槽4a內(nèi)，為半導體溫差發(fā)電器件5的熱端5b提供熱源；由于半導體溫差發(fā)電器件5本身具有一定的導熱系數(shù)，所以其冷端5a在某些簡單使用條件下可以不設置散熱器，本實施例則為設置散熱器的情況，如圖I中的散熱器I固定于PCB組件3上，它的平面端Ia與半導體溫差發(fā)電器件5的冷端5a的端面5al直接接觸，作用為給半導體溫差發(fā)電器件5的冷端5a提供散熱。半導體溫差發(fā)電器件5通過熱端5b與冷端5a的溫度差，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，為測溫傳感器以及其它下游電路提供電源。PCB組件3設有第二測溫元件6a，第二測溫元件6a的感溫面6al與半導體溫差發(fā)電器件5冷端5a的感溫面5a2 完全接觸，用于實時測出本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，包括附著于被測設備上的殼體，該殼體內(nèi)設置有PCB組件且所述PCB組件上具有用于測量該被測設備溫度的測溫傳感器，其特征在于，所述PCB組件還包括：為所述測溫傳感器提供第一電源的半導體溫差發(fā)電器件，該半導體溫差發(fā)電器件具有一冷端和一熱端，該熱端直接與所述被測設備熱傳導以使熱端的溫度等于被測設備的溫度；為所述測溫傳感器提供第二電源的電池；以及一切換電路，用于切換第一電源和第二電源；當所述冷端和熱端之間溫差低于某定值時切換為第二電源，當所述冷端和熱端之間溫差在該定值以上時切換為第一電源。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，包括附著于被測設備上的殼體，該殼體內(nèi)設置有PCB組件且所述PCB組件上具有用于測量該被測設備溫度的測溫傳感器，其特征在于，所述PCB組件還包括為所述測溫傳感器提供第一電源的半導體溫差發(fā)電器件，該半導體溫差發(fā)電器件具有一冷端和一熱端，該熱端直接與所述被測設備熱傳導以使熱端的溫度等于被測設備的溫度；為所述測溫傳感器提供第二電源的電池；以及一切換電路，用于切換第一電源和第二電源；當所述冷端和熱端之間溫差低于某定值時切換為第二電源，當所述冷端和熱端之間溫差在該定值以上時切換為第一電源。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，其特征在于，所述測溫傳感器包括第一測溫元件和第二測溫元件，該第一測溫元件的感溫面與所述熱端的感溫面相接觸，該第二測溫元件的感溫面與所述冷端的感溫面相接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，其特征在于，所述 PCB組件上還設置有散熱器，該散熱器與所述冷端接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的以自采能供電為主的雙電源傳感器裝置，其特征在于，所述殼體附著于被測設備上的方式包括通過捆綁式安裝于被測設備上；或者通過一高導熱材料的安裝支架固定于被測設備上，所述熱端與該安裝支架接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的以自采能供電為主的雙電源傳感器裝...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊志強，汪俊，安羽，田斌，
申請(專利權(quán))人：珠海一多監(jiān)測科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：