紧凑型模块化无线传感器制造技术

无线传感器组件包括壳体、无线电源和电子设备。壳体限定内部空间和至少一个开口，该至少一个开口的尺寸设计成容纳至少一个外部传感器。无线电源安装在壳体内。电子设备安装在壳体内，并配置为从无线电源接收功率并与外部传感器进行电通信。电子设备包括无线通信部件，以及配置为用于管理从无线通信部件到外部设备的数据传输的速率的固件，以使无线通信部件的功耗小于约0.5mW。电子设备仅由无线电源供电，并且无线传感器组件的体积小于约2in

Compact modular wireless sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型模块化无线传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年2月16日提交的美国临时申请No.62/459,698的优先权和权益。上述申请的公开内容通过引用整体并入本文。
本公开一般涉及传感器组件，更具体地，涉及无线传感器组件。
技术介绍
该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。传感器用于各种操作环境中，以监测操作和环境特征。作为示例，这些传感器可以包括温度、压力、速度、位置、运动、电流、电压和阻抗传感器。传感器被放置在被监测的操作环境中，并且被设计为响应于被监测的操作或环境特征的变化而产生电信号或具有电特性的变化。传感器中的电特性的变化可以是阻抗、电压或电流的变化。传感器通常包括探针和处理单元。探针从环境中获取数据，并将数据传输到处理单元，然后由处理单元确定测量值并向用户提供读数。在数据处理期间，处理单元通常需要来自电源的大量电能。电源可以是集成电池，也可以是通过电线连接到传感器的外部电源。带有集成电池和处理单元的传感器无法缩小其尺寸。当传感器通过电线连接到外部电源时，很难在恶劣的环境中使用传感器或将传感器正确安装到结构复杂的设备上。尽管一些已知的处理单元包括低功率微处理器，但是这些微处理器在启动期间消耗大量电量。在一些能量收集很重要的应用中，低功率微处理器在启动时消耗的初始电量会消耗掉过多的能量，并导致启动失败。本公开解决了功耗和收集的这些问题以及电子传感器的操作的其他问题。
技术实现思路
在一种形式中，提供了一种无线传感器组件，其包括壳体、无线电源和电子设备。壳体限定内部空间和至少一个开口，该至少一个开口的尺寸设计成容纳至少一个外部传感器。无线电源安装在壳体内。电子设备安装在壳体内，并配置为从无线电源接收功率并与外部传感器进行电通信。电子设备包括无线通信部件，以及配置为用于管理从无线通信部件到外部设备的数据传输的速率的固件，以使无线通信部件的功耗小于约0.5mW。电子设备仅由无线电源供电，并且，无线传感器组件的体积小于约2in3。在另一种形式中，提供了一种低功率无线传感器系统，其包括多个无线传感器组件，以及可操作地连接每个无线传感器组件并且可操作以在每个无线传感器组件之间发送和接收数据的无线网络。根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明通过详细描述和附图，将更加全面地理解本公开，其中：图1是根据本公开构造的两个无线传感器组件的立体图；图2是根据本公开的教导的电子设备和一种形式的无线电源的示意图；图3是第一形式的无线传感器组件的另一立体图图4是第一形式的无线传感器组件的另一变型；图5是第一形式的无线传感器组件的又一变型；图6是图4的无线传感器组件的另一立体图；图7是第一形式的无线传感器组件的局部详细视图，其示出了壳体内部的部件；图8是第一形式的无线传感器组件的壳体的下部的俯视立体图，其中传感器连接到壳体的下部；图9是第一形式的无线传感器组件的壳体的下部的仰视立体图，其中传感器连接到壳体的下部；图10是第一形式的无线传感器组件的立体图，其中壳体的上部被移除以示出壳体内部的部件；图11是图10的局部放大图；图12是根据本公开的第二形式构造的无线传感器组件的立体图；图13是第二形式的无线传感器组件的立体图，其中壳体的上部被移除以示出壳体内部的部件；图14是第二形式的无线传感器组件的另一立体图，其中壳体的上部被移除以示出壳体内部的部件；图15是第二形式的无线传感器组件的又一立体图，其中壳体的上部被移除以示出壳体内部的部件；图16是根据本公开的第三形式构造的无线传感器组件的立体图；图17是根据本公开的第四形式构造的无线传感器组件的立体图；图18是第四形式的无线传感器组件的局部剖视图。图19是根据本公开的第五形式构造的无线传感器组件的立体图；图20是第五形式的无线传感器组件的立体图，其中上部被移除以示出壳体内部的部件；图21是根据本公开的第六形式构造的无线传感器组件的立体图；图22是根据本公开的第六形式构造的无线传感器组件的分解图；图23是无线传感器组件的前视图，其中盖被移除以示出第六形式的无线传感器组件内部的部件；图24是设置在第六形式的无线传感器组件的壳体的内部的电气和电子部件的立体图；图25是图24的电气和电子部件的另一立体图；和图26是图24的电气和电子部件的仰视立体图。遍及附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。具体实施方式本以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、应用或使用。第一形式参考图1，根据本公开的第一形式构造的无线传感器组件10通常包括壳体12和传感器14。传感器14可以被插入开口(图1中未示出)中并且连接到壳体12内部的电气和电子部件。可选地，根据第一形式的变型的无线传感器组件10'可以包括壳体12’、传感器14’和将传感器14’连接到壳体12’内部的电气和电子部件的导线16’。壳体12’还可以包括将壳体12’安装到相邻的安装结构(未示出)的一对突片17’。传感器14或14’例如可以是温度传感器、压力传感器、气体传感器和光学传感器。参考图2，在其他部件中，壳体12/12’内部的示例性电子元件示意性示出。电子设备15通常包括无线通信部件16，其以这种形式示出为发射器，以及固件17，其被配置为用于管理从无线通信组件16到外部设备(未示出)的数据传输的速率。固件17以这种形式驻留在微处理器中。如进一步所示，无线电源19向电子设备15提供电能。电源19可以采用多种形式，包括下文将更详细进行描述的电池。以这种形式，电源19包括“能量收集”配置，其包括振动或热功率发生器(下面将更详细描述)、功率调节器和用于存储多余能量的存储部件。固件17还可以被配置为用于管理在微处理器的初始启动时消耗的功率。在进入真正的低功率模式之前，低功率微处理器通常会在启动过程中消耗大约1秒或更短的初始大功率突发。在依赖于微处理器的低功率模式才能正常工作的能量收集应用中，初始启动功率突发可能证明是无法克服的，会在初始功率突发结束之前耗尽存储的能量，从而导致启动失败。为了解决初始启动涌动这个问题，可以修改固件17以随着时间的流逝扩散初始能量涌动，使得平均功耗在能量收集配置的能力之内。尽管随着时间的推移这种能量扩散会延迟微处理器的启动，但存储的能量不至于被耗尽，因此可以防止启动失败。在另一种形式中，可以将附加电路添加到微处理器，以延迟输出逻辑信号的判断，直到存储设备上有足够的存储能量，使得能量收集组部件/模块可以通过初始功率涌动。这可以采用外部延迟元件的形式，也可以是带有功率调节芯片的微处理器的一部分。在一种形式中，当有足够的振动或热能可用时，启动就可以开始而不会扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线传感器组件，包括：/n壳体，所述壳体限定内部空间和至少一个开口，所述至少一个开口的尺寸设计为容纳至少一个外部传感器；/n无线电源，所述无线电源安装在所述壳体内；和/n电子设备，所述电子设备安装在所述壳体内，并配置为从所述无线电源接收电力并与所述外部传感器进行电通信，所述电子设备包括：/n无线通信部件；和/n固件，所述固件配置为管理从所述无线通信部件到外部设备的数据传输的速率，以使所述无线通信部件的功耗小于约0.5mW，/n其中，所述电子设备仅由所述无线电源供电，并且所述无线传感器组件的体积小于约2in

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170216 US 62/459,6981.一种无线传感器组件，包括：
壳体，所述壳体限定内部空间和至少一个开口，所述至少一个开口的尺寸设计为容纳至少一个外部传感器；
无线电源，所述无线电源安装在所述壳体内；和
电子设备，所述电子设备安装在所述壳体内，并配置为从所述无线电源接收电力并与所述外部传感器进行电通信，所述电子设备包括：
无线通信部件；和
固件，所述固件配置为管理从所述无线通信部件到外部设备的数据传输的速率，以使所述无线通信部件的功耗小于约0.5mW，
其中，所述电子设备仅由所述无线电源供电，并且所述无线传感器组件的体积小于约2in3。


2.根据权利要求1所述的无线传感器组件，其中，所述无线电源选自由自供电设备、热电设备和电池组成的组。


3.根据权利要求2所述的无线传感器组件，其中，所述自供电设备是振动设备，所述振动设备包括安装到悬臂板的压电设备。


4.根据权利要求1所述的无线传感器组件，其中，所述壳体限定上部和下部，所述上部和所述下部各自限定配对的楔，所述配对的楔在相对的端部容纳内部部件和外部特征件。


5.根据权利要求4所述的无线传感器组件，其中，所述壳体的所述下部包括所述至少一个开口以容纳所述外部传感器，并且所述壳体的所述下部经由所述配对的楔而配置成容纳多种不同构造的上部。


6.根据权利要求1所述的无线传感器组件，还包括：
第二开口，所述第二开口与所述壳体的所述至少一个开口相对，并且所述第二开口包含连接器并被配置为容纳配对的通信连接器；和
通信部件，所述通信部件能够操作地连接至所述电子设备和所述第二开口内的所述连接器。


7.根据权利要求6所述的无线传感器组件，其中，所述通信连接器选自由USB、USB-C、以太网、CAN和抽吸式TIP/以太网组成的组。


8.根据权利要求1所述的无线传感器组件，其中，所述外部传感器选自由温度传感器、压力传感器、气体传感器和光学传感器组成的组。


9.根据权利要求1所述的无线传感器组件，其中，所述壳体限定被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·菲利普斯，唐·瑞楚皮道，内森·弗罗斯特，兰迪·斯科特·布朗，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US