无线传感器、无线传感系统以及无线传感方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线传感器，其中，信号检测单元，用于检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号；信号放大单元，用于将信号检测单元输出的电信号进行放大；信号转换单元，用于将放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号，并传输至微控制单元；微控制单元，用于对模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包传输至无线传输单元，以及控制供电单元对信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、无线传输单元按照预设模式进行供电；供电单元，与所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、以及无线传输单元相连接，提过各个单元工作所需的电能；无线传输单元，用于将所述数据包按照预设无线通信协议进行传输。

【技术实现步骤摘要】
无线传感器、无线传感系统以及无线传感方法
本专利技术涉及传感器领域，特别涉及一种无线传感器及传感系统。
技术介绍
压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。随着传感领域技术的发展，对压力传感器的实时性要求也越来越高。现有的压力传感器，在受力结构适当的位置放置压力应变片，从而实现“压力→形变→电阻量变化”的转变。通过压力应变片或压力应变片与定值电阻构成电桥电路，使用外部供电作为激励，产生于压力相关的电压变化。现有的无线压力传感器，具有无线传输功能的信号处理模块，以及电能供应装置。但是，基于此，本专利技术的专利技术人发现，现有的无线传感器，一般受限于体积，电池性能的影响，使其传输速率较低。当提高传输速率后，功耗急剧增加，造成电池的使用寿命、可靠性降低。并且，一般使用可充电锂电池，产品工作温度范围受限于锂电池工作温度范围，电池性能受温度影响(低温)极大，极易出现低温不工作现象，无法满足传感器的实时性需求。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线传感器、无线传感方法，以及相应的无线传感系统，从而克服以上的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种无线传感器，包括：信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、供电单元以及无线传输单元，其中，信号检测单元，用于检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号；信号放大单元，用于将信号检测单元输出的电信号进行放大；信号转换单元，用于将放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号，并传输至微控制单元；微控制单元，用于对模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包传输至无线传输单元，以及控制供电单元对信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、无线传输单元按照预设模式进行供电；供电单元，与所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、以及无线传输单元相连接，提过各个单元工作所需的电能；无线传输单元，用于将所述数据包按照预设无线通信协议进行传输。优选地，上述技术方案中，所述信号检测单元还能够对光照强度进行检测，以及所述供电单元包括太阳能电池板以及电池，其中，当光照强度高于预设值时，使用太阳能电池板进行供电，当光照强度低于预设值时，使用电池进行供电。优选地，上述技术方案中，所述电池包括可充电电池，当光照强度高于预设值且所述可充电电池满足充电条件时，对所述可充电电池进行充电；以及，所述电池还包括不可充电电池，所述信号检测单元还能够对温度进行检测，当温度低于预设值或所述可充电电池低于预设电量时，使用所述不可充电电池进行供电。优选地，上述技术方案中，所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、以及无线传输单元为可控以及可休眠设备；所述预设模式包括周期采样模式、触发模式、以及周期采样+触发模式，所述微控制单元根据上述三种预设模式控制所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、以及无线传输单元处于工作或休眠状态。优选地，上述技术方案中，所述信号检测单元的信号检测和所述无线传输单元的信号传输被设置为固定的频率，或者在微控制单元的控制下触发，其中，信号检测频率与信号传输频率可以相同，也可以不同。本专利技术还提供了一种无线传感方法，包括：检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号；将所述转变后的电信号进行放大；将所述放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号；对所述模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包按照预设无线通信协议进行传输；以及根据预设模式使各个工作单元处于工作状态，并在工作状态下执行上述步骤。优选地，上述技术方案中，还包括检测光照强度，当光照强度高于预设值时，使用太阳能电池板进行供电，当光照强度低于预设值时，使用电池进行供电。优选地，上述技术方案中，电池包括可充电电池以及不可充电电池，当光照强度高于预设值且满足充电条件时，对所述可充电池进行充电；还包括对温度进行检测，当气温低于预设值或所述可充电电池低于预设电量时，使用所述不可充电电池进行供电。优选地，上述技术方案中，所述预设模式包括周期采样模式、触发模式、以及周期采样+触发模式，并根据上述三种预设模式控制工作单元处于工作或休眠状态；信号检测和信号传输被设置为固定的频率，或者可控地被触发，其中，信号检测频率与信号传输频率可以相同，也可以不同。本专利技术还提供了一种无线传感系统，包括以上所述的无线传感器，以及与之配合的接收机，所述接收机包括传输单元，用于与无线传感器的无线传输单元进行通信，其一直处于接收状态。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：首先，本专利技术的技术方案中采用的载荷上传速率高达50次/秒，而现在技术采用的上传次数最快为2次/秒，因此，本专利技术可以更加实时地获取传感信号；其次，本专利技术的采用多种供电方案的融合，使得温度适用范围更广，可满足更苛刻的使用环境，在不同工作环境下对供电方案进行切换，可工作于-50℃～80℃；以及，本专利技术中，由于采样频率和传输频率可以进行调节，并采用具有工作和休眠两种模式的元器件，使得使得产品功耗极低，并且匹配多电池融合技术，使得本专利技术在极端的无光照情况下仍能保持正常工作。附图说明图1是根据本专利技术的具体实施方式的无线传感器的结构示意图。图2是根据本专利技术的无线传感方法的示意性流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1所示，根据本专利技术具体实施方式的无线传感器包括信号检测放大电路、转换电路、微控制单元MCU、供电模块以及无线传输模块，下面对所述无线传感器的详细结构以及工作方式进行说明。信号检测单元，用于检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号。其中所说的载荷，可以是压力，或重量等，通过检测其由于受力形变而产生的电流或电压值的变化，生成电信号。载荷检测可根据实际需要，设定为50Hz、30Hz、15Hz、8Hz、4Hz、2Hz、1Hz、0.5Hz等多种检测频率，也可以根据微处理单元的控制来触发检测。信号检测单元还可以对温度以及光照强度进行检测。信号放大单元，用于将信号检测单元输出的电信号进行放大到信号转换单元(ADC)适合进行转换的级别，然后通过信号转换单元，将放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号，并传输至微控制单元。微控制单元对模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包传输至无线传输单元，将所述数据包按照预设无线通信协议进行发送。所述信号传输单元的传输频率可以根据具体情况设定为50Hz、30Hz、15Hz、8Hz、4Hz、2Hz、1Hz、0.5Hz等。其中，所述无线通信协议可以是2.4G无线通信协议，也可以是其他无线通信协议。所述微控制单元可以是单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线传感器，其特征在于，包括：信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、供电单元以及无线传输单元，其中，信号检测单元，用于检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号；信号放大单元，用于将信号检测单元输出的电信号进行放大；信号转换单元，用于将放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号，并传输至微控制单元；微控制单元，用于对模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包传输至无线传输单元，以及控制供电单元对信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、无线传输单元按照预设模式进行供电；供电单元，与所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、以及无线传输单元相连接，提过各个单元工作所需的电能；无线传输单元，用于将所述数据包按照预设无线通信协议进行传输。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器，其特征在于，包括：信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、供电单元以及无线传输单元，其中，信号检测单元，用于检测载荷信号，并将载荷信号转变为电信号；信号放大单元，用于将信号检测单元输出的电信号进行放大；信号转换单元，用于将放大后的电信号进行模数转换，输出数字信号，并传输至微控制单元；微控制单元，用于对模数转换后的数字信号进行处理并形成数据包，将所述数据包传输至无线传输单元，以及控制供电单元对信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、无线传输单元按照预设模式进行供电；供电单元，与所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、微控制单元、以及无线传输单元相连接，提过各个单元工作所需的电能；无线传输单元，用于将所述数据包按照预设无线通信协议进行传输。2.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于，所述信号检测单元还能够对光照强度进行检测，以及所述供电单元包括太阳能电池板以及电池，其中，当光照强度高于预设值时，使用太阳能电池板进行供电，当光照强度低于预设值时，使用电池进行供电。3.根据权利要求2所述的无线传感器，其特征在于，所述电池包括可充电电池，当光照强度高于预设值且所述可充电电池满足充电条件时，对所述可充电电池进行充电；以及所述电池还包括不可充电电池，所述信号检测单元还能够对温度进行检测，当温度低于预设值或所述可充电电池低于预设电量时，使用所述不可充电电池进行供电。4.根据权利要求1所述的无线传感器，其特征在于，所述信号检测单元、信号放大单元、信号转换单元、以及无线传输单元为可控以及可休眠设备；所述预设模式包括周期采样模式、触发模式、以及周期采样+触发模式，所述微控制单元根据上述三种预设模式控制所述信号检测单...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国伟，胡平，潘宏生，
申请(专利权)人：北京国科舰航传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11