用于无线传感器数据发射的电池电流耗用的电路和方法技术

公开了一种包括传感器、电池和存储电容的电路，所述传感器被配置用于生成传感器数据并且所述电容由一个或多个分立电容器提供。第一电路部件被配置用于将电流从电池外流到存储电容器，以便以安全的速率将能量存储在存储电容器中。所述安全的速率不会不利地影响电池的寿命。第二电路部件被配置用于以特定的时间间隔生成包括传感器数据的一系列数据分组。第三电路部件被配置用于使用存储电容器存储的能量发射所述一系列数据分组，使得发射不会耗用存储电容器的所有存储能量。

Circuit and method for battery current consumption for wireless sensor data transmission

A circuit comprising a sensor, a battery and a storage capacitor is disclosed, the sensor is configured to generate sensor data and the capacitance is provided by one or more discrete capacitors. The first circuit component is configured to drain the current from the battery to the storage capacitor so that energy can be stored in the storage capacitor at a safe rate. The safe rate will not adversely affect the battery life. The second circuit component is configured to generate a series of data packets including sensor data at a specified time interval. The third circuit component is configured to use a series of data packets of the energy transmission stored by the storage capacitor, so that the transmission does not consume all the storage energy of the storage capacitor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线传感器数据发射的电池电流耗用的电路和方法
公开了用于无线传感器数据发射的电池电流耗用的电路和方法。
技术介绍
有许多不同类型的传感器收集传感器数据。例如，有轮胎压力传感器、光传感器、运动传感器、烟雾传感器、热传感器等等。不同类型的传感器利用电池供电，以便它们可以远程地使用。也就是说，可能需要在传感器没有硬连线到电气系统中的情况下安装或使用传感器。在这种情况下，传感器将最可能是电池供电的。在某些应用中，传感器电路可以包括无线发射器。因此由传感器收集的传感器数据可以被无线发射，以便接收器可以接收传感器数据。所述传感器数据可用于各种应用。
技术实现思路
在包括用于经由信号发射数据的发射器的传感器电路中，发射电路可消耗电池中大量的可用能量。电池寿命至少部分取决于在电池寿命期间从电池耗用的电流的量值以及高电流耗用事件的重复。较长的电池寿命是期望的。公开了一种包括传感器、电池和存储电容的电路，所述传感器被配置用于生成传感器数据并且所述电容由一个或多个分立电容器提供。第一电路部件被配置用于将电流从电池外流到存储电容器，以便以安全的速率将能量存储在存储电容器中。所述安全的速率不会不利地影响电池的寿命。第二电路部件被配置用于以特定的时间间隔生成包括传感器数据的一系列数据分组。第三电路部件被配置用于使用存储电容器存储的能量发射所述一系列数据分组，使得发射不会耗用存储电容器的所有存储能量。在一个实施例中，所述一系列数据分组之间的时间间隔至少与在存储电容器已经被部分耗尽之后对存储电容器再充电所需的最小时间量基本上相同。在另一个实施例中，限制数据分组的数量以避免在发射步骤期间耗尽存储在存储电容器中的能量。在另一个实施例中，限制数据分组的长度以避免在发射步骤期间耗尽存储在存储电容器中的能量。传感器可以同时从电池耗用电流。以这种方式，从电池耗用的电流的量值总是保持低于电池的最大连续电流阈值，所述阈值是与特定电池相关联的值。电池的无源电流耗用是在所述最大连续电流阈值内。相应地消除了高电流耗用事件。提供本公开是为了以可实现的方式解释根据本专利技术制作和使用各种实施例的最佳模式。进一步提供本公开以增强对本专利技术原理和优点的理解和认识，而不是以任何方式限制本专利技术。尽管在此说明和描述了本专利技术的优选实施例，但显然本专利技术不限于此。在不脱离由所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围的情况下，受益于本公开的本领域的技术人员将想到许多修改、改变、变化、替换和等同物。应该理解的是，关系术语(如果有的话)如第一和第二、上和下等等的使用，仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或暗示在这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。附图说明现在将参考以下附图来描述示例：图1示出了包括电池的传感器电路；图2示出了由微控制器生成的传感器数据的多个系列的数据分组的发射；图3示出了一单个系列的数据分组；图4示出了与图3的所述一系列数据分组一致的随时间推移的最大连续电池电流耗用；以及图5示出了与图3的所述一系列数据分组一致的随时间推移的存储电容电压。具体实施方式图1示出了包括电池101的传感器电路。第一电路部件103被配置用于使电流从电池外流到存储电容器，以便将能量存储在存储电容器中。第二电路部件105被配置用于以特定的时间间隔生成包括传感器数据的一系列数据分组。第三电路部件107被配置用于使用存储电容器存储的能量发射所述一系列数据分组，使得发射不会耗用存储电容器的所有存储能量。第一电路部件103包括在存储电容器100之前的限流部件111。限流部件111可以将从电池101到存储器109的电流保持在电池111的无源耗用水平。在一个实施例中，电池101可以是例如3V电池。对于这种电池，无源电流耗用≤30uA。作为无源限流部件的电阻器可以具有≥50K的值，以将电池101的电流耗用保持为低于所述电池的连续电流耗用水平。所述电池的连续电流耗用水平可以是无源电流耗用水平。任何限流部件都在本讨论的范围内，包括有源方法如限流二极管。通过这种方式，从电池耗用的电流的量值处于安全的速率。存储在电容器109中的能量足以使发射器113发射包括传感器数据的一系列数据分组，同时保持存储在存储电容器109中的一些能量。在完成一系列数据分组的发射之后，一些能量保留在存储电容器109中。也就是说，发射步骤不会耗用存储电容器109的所有存储能量。任何电池都可以用作电池101。电池101的连续电流耗用可以确定存储电容器109的容量和限流部件111的选择。例如，对于可以传播五米的数据信号，3伏电池可以连续外流到800uF电容器，以便在30秒的特定时间间隔结束时，可以发射四个分组的脉冲串，每个分组占用12毫秒。对于30秒特定时间间隔的其余部分，存储电容器109正在再充电。用于以特定时间间隔生成包括传感器数据的一系列数据分组的第二电路部件105包括传感器115和微控制器117。传感器115可以是任何类型的传感器，例如轮胎压力传感器、光传感器、运动传感器、烟雾传感器、热传感器等。应当理解，任何类型的传感器都在本讨论范围内。微控制器117从传感器115接收传感器数据并且可以在特定的时间间隔生成包括传感器数据的一系列数据分组。微控制器117驱动发射器113发射承载数据分组的信号119。发射步骤可以以特定时间间隔重复进行，所述特定时间间隔可以在MCU中定制。在一个实施例中，可以选择所述系列数据分组的发射之间的特定时间间隔，以使得发射步骤不会耗用存储电容器109的所有存储能量。承载所述一系列数据分组的信号之间的特定时间间隔至少与以小于电池的连续电流能力对存储电容器109进行再充电所需的最小时间量基本上相同。由于电池以小于连续电流耗用速率进行耗用，所以消除了可能不利地影响电池寿命的信号发射的高电流耗用事件。电池的寿命可以通过将电流耗用限制成小于其最大连续电流耗用来最大化。在上面给出的示例中，所使用电池的寿命可以是十年。传感器115和微控制器117可以同时对从电池直接耗用的电流进行操作。电池的直接耗用可以是无源耗用。通过这种方式，提供传感器和微控制器的功能性，而不会不利地影响电池的寿命，因为它们吸收很小的电流并且可以对无源电流耗用进行操作。在到存储电容器109的连续电流耗用与传感器115和微控制器117的电路组合中，根据最大连续电流耗用额定值进行操作可以有利地避免电池劣化并且可以提供长的电池寿命。图2示出了包括由微控制器117生成的传感器数据的数据分组的信号发射。图3、图4和图5一起表示所公开的电路及其方法在时间方面的特征。图3示出了一单个系列的数据分组。图4示出了与图3的所述一系列数据分组一致的随时间推移的最大连续电池电流耗用。图5示出了与图3的所述一系列数据分组一致的随时间推移的存储电容电压。如上所述，微控制器117驱动发射器113发射承载传感器数据的数据分组的信号119。参照示出信号发射的图2，包括数据分组的信号被示出为以特定时间间隔随时间推移发射的四个数据分组。分别围绕四个数据分组和三个数据分组的虚线205和207旨在说明数据分组的数量可以变化。例如，代替发射一系列四个数据分组205，可以生成一系列三个数据分组207的发射。微控制器117可以提供对数据分组的数量的定制。可以选择生成的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电路的方法，所述电路包括传感器/MCU电路部件、电池、限流部件、发射器和存储电容器，所述传感器/MCU电路部件被配置用于生成传感器数据，所述方法包括：无源地使电流从所述电池经由所述限流部件外流到所述存储电容器，以将能量存储在所述存储电容器中，使得在所述电路的操作期间所述发射器仅利用来自所述存储电容器的能量；以及以特定的时间间隔生成包括一系列数据分组的信号，所述一系列数据分组包括传感器数据，其中所述传感器/MCU电路部件同时无源地从所述电池耗用电流，从而在所述电路的操作期间，所述电池的无源耗用是到所述传感器/MCU电路部件的唯一能量来源；以及仅用所述存储电容器的所述存储能量来发射所述一系列数据分组，并且其中所述一系列数据分组被配置为使得所述发射步骤不会耗用所述存储电容器的所有存储能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.24 AU 20152059561.一种用于电路的方法，所述电路包括传感器/MCU电路部件、电池、限流部件、发射器和存储电容器，所述传感器/MCU电路部件被配置用于生成传感器数据，所述方法包括：无源地使电流从所述电池经由所述限流部件外流到所述存储电容器，以将能量存储在所述存储电容器中，使得在所述电路的操作期间所述发射器仅利用来自所述存储电容器的能量；以及以特定的时间间隔生成包括一系列数据分组的信号，所述一系列数据分组包括传感器数据，其中所述传感器/MCU电路部件同时无源地从所述电池耗用电流，从而在所述电路的操作期间，所述电池的无源耗用是到所述传感器/MCU电路部件的唯一能量来源；以及仅用所述存储电容器的所述存储能量来发射所述一系列数据分组，并且其中所述一系列数据分组被配置为使得所述发射步骤不会耗用所述存储电容器的所有存储能量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一系列数据分组之间的所述时间间隔至少与在所述存储电容器已经被部分耗尽之后对所述存储电容器再充电所需的最小时间量基本上相同。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中限制数据分组的数量及其长度，以避免在所述发射步骤期间耗尽存储在所述存储电容器中的所述能量。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，还包括用于接收所述传感器数据的远程接收器，所述接收器被配置用于处理所述传感器数据。5.一种电路，所述电路包括传感器/MCU电路部件、电池、限流部件、发射器和存储电容器，所述传感器/MCU电路部件被配置用于生成传感器数据，所述电路包括：第一电路部件，所述第一电路部件用于无源地将电流从所述电池经由所述限流部件外流到所述存储电容器，以将能量存储在所述存储电容器中，使得在所述电路的操作期间，所述发射器仅利用来自所述存储电容器的能量；以及第二电路部件，所述第二电路部件用于以特定的时间间隔生成包括一系列数据分组的信号，所述一系列数据分组包括传感器数据，其中所述传感器/MCU电路部件同时无源地从所述电池耗用电流，从而在所述电路的操作期间，所述电池的无源耗用是到所述传感器/MCU电路部件的唯一能量来源；以及第三电路部件，所述第三电路部件用于仅使用所述存储电容器存储的能量来发射所述一系列数据分组，并且其中所述一系列数据分组被配置为使得所述发射不会耗用所述存储电容器的所有存储能量。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述限流部件包括电阻器或限流二极管。7.根据权利要求5或6所述的电路，其中所述一系列数据分组之间的所述时间间隔至少与在所述存储电容器已经被部分耗尽之后对所述存储电容器再充电所需的最小时间量基本上相同。8.根据权利要求5、6或7所述的电路，其中限制数据分组的数量及其长度，以避免在所述发射步骤期间耗尽存储在所述存储电容器中的所述能量。9.根据权利要求5、6、7或8所述的电路，其中所述电路是系统的一部分，所述系统还包括用于接收所述传感器数据的远程接收器，所述接收器被配置用于处理所述传感器数据。10.一种用于电路的方法，所述电路包括传感器/MCU电路部件、电池、限流部件、发射器和存储电容器，所述传感器/MCU电路部件被配置用于生成传感器数据，所述方法包括：无源地将电流从所述电池经由所述限流部件外流到所述存储电容器，以将能量存储在所述存储电容器中，使得在所述电路的操作期间，所述发射器仅利用来自所述存储电容器的能量；以特定的时间间隔生成包括一系列数据分组的信号，所述一系列数据分组包括传感器数据，其中所述传感器/MCU电路部件同时无源地从所述电池耗用电流，从而在所述电路的操作期间，所述电池的无源耗用是到所述传感器/MCU电路部件的唯一能量来源；以及仅使用所述存储电容器存储的能量来发射所述一系列数据分组，并且其中所述一系列数据分组之间的所述时间间隔至少与在所述存储电容器已经被部分耗尽之后对所述存储电容器再充电所需的最小时间量基本上相同。11.根据权利要求10所述的方法，其中限制数据分组的数量及所述数据分组的长度，以避免在所述发射步骤期间耗尽存储在所述存储电容器中的电力。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述发射步骤不会耗用所述存储电容器的所有存储能量。13.根据权利要求10、11或12所述的方法，还包括用于接收所述传感器数据的远程接收器，所述接收器被配置用于处理所述传感器数据。14.一种用于电路的方法，所述电路包括传感器/MCU电路部件、电池、限流部件、发射器和存储电容器，所述传感器/MCU电路部件被配置用于生成传感器数据，所述方法包括：无源地将电流从所述电池经由所述限流部件外流到所述存储电容器，以将能量存储在所述存储电容器中，使得在所述电路的操作期间，所述发射器仅利用来自所述存储电容器的能量；以特定的时间间隔生成包括一系列数据分组的信号，所述一系列数据分组包括传感器数据，其中所述传感器/MCU电路部件同时无源地从所述电池耗用电流，从而在所述电路的操作期间，所述电池的无源耗用是到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·布辛，瑞恩·肖，
申请(专利权)人：慧咨环球有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU