无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无线传感器模块(FSM)，其包括具有至少一个包括传感器(S,S2)的传感器电路板(SP)的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头；过程接头(PA)和/或拓展的传感器接头；壳体部段，所述壳体部段容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP)；具有结构支架(TT)的无线传感器单元，所述结构支架本身承载无线电路板(FP)和向所述无线电路板供应电能的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统


[0001]本专利技术涉及一种无线传感器模块以及用于形成无线传感器模块的模块化系统。

技术介绍

[0002]现有技术通常已知用于传输测量值的无线传感器模块。

技术实现思路

[0003]本专利技术的任务在于，说明一种新型的无线传感器模块和一种用于形成无线传感器模块的模块化系统。
[0004]按照本专利技术，该任务通过一种具有权利要求1中所述的特征的无线传感器模块并且通过一种具有权利要求30中所述的特征的模块化系统来解决。
[0005]本专利技术的可能的实施方案是从属权利要求的主题。
[0006]按照本专利技术的无线传感器模块尤其构造用于传输从压力、温度、流量或液位测量中获得的测量数据。无线传感器模块包括具有至少一个含传感器的传感器电路板的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头。此外，无线传感器模块包括过程接头和/或拓展的传感器接头、容纳传感器基座模块和传感器电路板的壳体部段和具有结构支架的无线传感器单元。结构支架本身承载无线电路板和向其供应电能的蓄能器，其中，蓄能器包括电气电池和电气电容器。电池和电容器并联地电气连接。
[0007]在此，电池能实现无线传感器模块在持续运行中的能量供应。并联的电容器设置用于缓冲并且承担或支持能量供应，特别是在发生电流峰值时和/或在无线传感器模块的浪涌电流阶段期间。尤其当电池在较长的休眠时间后重新运行，且在这种情况下在电池化学成分开始运转最初出现电压骤降时，电容器也支撑电池的电压。
[0008]在无线传感器模块的一种可能的实施方式中，电池由锂电池组成，这种锂电池尤其基于锂
‑
亚硫酰氯工作。此外，电容器构造为混合层电容器，其包括电极和/或基于锂插层化合物的电池结构。
[0009]这种结构能使原子、离子或小分子在层状晶体的晶格平面之间进行插层。在此，这样构造的电池和这样构造的电容器具有低内阻并且可以提供高电流脉冲。代替纯亚硫酰氯结构(SOCl2)，该结构也可以在其他优化的混合物中使用，比如作为硫酰氯(SO2Cl2)与亚硫酰氯和锂(Li)的组合。
[0010]例如，锂电池的特点在于，质量分数为10％至30％的钴镍锂氧化物和10％至20％的石墨或碳(C6)以及15％至50％的上述亚硫酰氯锂。锂电池的电解质例如主要包括四氯铝酸锂在亚硫酰氯中的溶液。根据电化学反应，亚硫酰氯也是一种活性去极化剂。因此，该电解质通常被称为阴极或液体阴极。阴极例如由带有特氟隆粘合剂的高孔乙炔碳黑制成。其余的部件是镀镍的钢触点和一个壳体。这些构件例如总共具有17克至20克的质量。在3伏至4伏的电压下，额定功率例如为2.2Ah至3.0Ah。
[0011]根据周期，锂电池的平均连续放电电流例如约为100mA，所以与电容器组合以缓冲
短时电流峰值是优化的补充方案。
[0012]电容器的脉冲电流能力例如可达0.5安培或0.75安培或1安培，而质量仅为3.0克至5.0克。在3伏至4伏的电压下，额定功率例如为0.05Wh至0.10Wh。为此，结构方面是混合层电容器的类型。
[0013]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，插层连接螺旋式卷绕以改善性能。
[0014]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，电池的容量为5Wh至15Wh并且电容器的电容为90Ws至220Ws。这样的数值被证实尤其适用于在无线传感器模块中使用。
[0015]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，电容器能由电池进行电充电，尤其在正常运行期间，从而电容器始终被充电以用于缓冲。
[0016]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，蓄能器和无线电路板彼此交错地布置在无线传感器单元中。这能实现蓄能器和无线电路板的紧凑的布置方式。
[0017]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，在无线传感器单元的轴向表面平面和蓄能器的轴向表面平面之间形成的交错角大于零度，从而所述轴向表面平面的延长部分在外部交叉。这能实现蓄能器和无线电路板的特别紧凑的布置方式。
[0018]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，所述轴向表面平面至少基本上垂直于壳体部段的中心的轴线延伸或蓄能器和无线电路板这样相对于彼此布置，使得它们的轴向表面平面平行延伸。
[0019]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，蓄能器和无线电路板相对于无线传感器模块的中心的轴线偏心地布置或者蓄能器和无线电路板沿无线传感器单元的中心的轴线布置。由此可以实现更好的空间利用。
[0020]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，无线电路板具有上部段和下部段，其中，在上部段中，天线安装在无线电路板上，并且在天线下方设置有与蓄能器耦合的插塞连接器。这能实现天线和插塞连接器的节省结构空间的布置方式以及无线电路板的简单的耦合。
[0021]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，无线传感器单元包括壳体盖，其与结构支架或设置在传感器基座模块与无线传感器单元之间的中间环机械耦合，所述壳体盖尤其密封地包围蓄能器和无线电路板并且因此避免外部影响。
[0022]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，在壳体盖和结构支架之间或者在壳体盖和中间环之间设置有O型圈，其能实现廉价且可靠的密封。
[0023]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，壳体盖和结构支架或者壳体盖和中间环具有用于形成卡口锁的锁定元件。卡口锁能实现易于建立的、稳定的且易于拆卸的连接。
[0024]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，壳体盖具有内部的止挡和/或内部的台阶，其中，借助所述止挡和/或台阶轴向固定蓄能器。备选地或附加地，蓄能器借助至少一个弹簧元件固定或者以缓冲振动的方式支承。这能实现蓄能器的简单和可靠的支承和固定以及保护其免受冲击。
[0025]在无线传感器模块的另一种可靠的实施方案中，壳体盖由塑料制成并且因此特别轻、能低成本使用且不影响无线通信。
[0026]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，容纳传感器基座模块和传感器电板的壳体部段由不锈钢制成。由此得到高的机械稳定性以及对过程介质和环境影响的化学耐性。
[0027]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，壳体盖和壳体部段通过结构支架或中间环并且由此特别简单地彼此连接且不需要额外构件。
[0028]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，结构支架具有用于蓄能器和无线电路板的模制的容纳部，其中，所述容纳部尤其均构造为引导部段，所述引导部段局部包围蓄能器和无线电路板和/或以U型和/或圆形部段支承它们。这能实现蓄能器和无线电路板的能简单实现且可靠的固定，无需额外的固定元件。
[0029]在无线传感器模块的另一种可能的实施方案中，结构支架构造为能通用的印刷电路板支架，其中，内部的容纳部或内部的通道与不同的电路板几何形状和/或不同类型的蓄能器组合并且利用不同的壳体盖从外部封闭、密封并且在更换蓄能器的情况下可以再次打开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.无线传感器模块(FSM)，尤其用于传输从压力、温度、流量或液位测量中获得的测量数据，所述无线传感器模块包括：
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具有至少一个包括传感器(S、S2)的传感器电路板(SP)的传感器基座模块和/或用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头；
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过程接头(PA)和/或拓展的传感器接头；
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壳体部段，所述壳体部段容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP)；和
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具有结构支架(TT)的无线传感器单元，所述结构支架本身承载无线电路板(FP)和向所述无线电路板供应电能的蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)，其中，所述蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
‑
K,ES
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L)包括彼此电气并联的电气的电池(BA)和电气的电容器(K)。2.根据权利要求1所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
‑
电池(BA)由锂电池组成，这种锂电池尤其基于锂
‑
亚硫酰氯工作，并且
‑
电容器(K)构造为混合层电容器，所述混合层电容器包括电极和/或基于锂插层化合物的电池结构。3.根据权利要求1或2所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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电池(BA)的容量为5Wh至15Wh，并且
‑
电容器(K)的电容为90Ws至220Ws。4.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，所述电容器(K)能由电池(BA)充电。5.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
‑
K,ES
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L)和无线电路板(FP)彼此交错地布置在无线传感器单元中，
‑
在无线传感器单元的轴向表面平面和蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
‑
L)的轴向表面平面之间形成的交错角(α)大于零度，从而所述轴向表面平面的延长部分在外部交叉，
‑
所述轴向表面平面至少基本上垂直于壳体部段的中心的轴线延伸，或者
‑
蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
‑
K,ES
‑
L)和无线电路板(FP)设置成轴向表面平面彼此平行延伸。6.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
‑
蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
‑
K,ES
‑
L)和无线电路板(FP)相对于无线传感器单元的中心的轴线偏心地布置，或者
‑
蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
‑
K,ES
‑
L)和无线电路板(FP)沿无线传感器单元的中心的轴线布置。7.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
‑
无线电路板(FP)具有上部部段和下部部段，
‑
在上部部段中，天线(A)安装在无线电路板(FP)上，并且
‑
在天线(A)下方设置有与蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)耦合的插塞连接器(SV1至SV4)。8.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，无线传感器单元包括壳体盖(KG、KG1)，所述壳体盖与结构支架(TT)或者设置在传感器基座模块与无线传感器单元之间的中间环(ZR)机械耦合。
9.根据权利要求8所述的无线传感器模块(FSM)，其中，在壳体盖(KG,KG1)和结构支架(TT)之间或者在壳体盖(KG,KG1)和中间环(ZR)之间设置有O型圈(OR)。10.根据权利要求8或9所述的无线传感器模块(FSM)，其中，壳体盖(KG,KG1)和结构支架(TT)或者壳体盖(KG,KG1)和中间环(ZR)具有用于形成卡口锁(BJ)的锁定元件。11.根据权利要求8至10之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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壳体盖(KG,KG1)具有内部的止挡(AS)和/或内部的台阶，
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借助所述止挡(AS)和/或所述台阶轴向固定蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)，和/或
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蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)借助至少一个弹簧元件(FE)固定或以缓冲振动的方式支承。12.根据权利要求8至11之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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壳体盖(KG,KG1)由塑料制成，
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容纳传感器基座模块和传感器电路板(SP)的壳体部段由不锈钢制成，并且
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壳体盖(KG,KG1)和壳体部段通过结构支架(TT)或中间环(ZR)彼此连接。13.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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结构支架(TT)具有用于蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)和无线电路板(FP)的模制的容纳部，并且
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所述容纳部尤其均构造为引导部段，所述引导部段局部包围蓄能器(ES,ES1,ES2,ES
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K,ES
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L)和无线电路板(FP)和/或以U型和/或圆形部段支承所述蓄能器和无线电路板。14.根据前述权利要求之一所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器，相应地构造用于激活传感器基座模块，
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传感器基座模块在激活的状态下处理由传感器(S,S2)采集的至少一个测量值，并且
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金属氧化物半导体场效应晶体管或者微控制器构造用于在处理测量值之后、尤其在50ms至500ms、尤其200ms之后停用传感器基座模块。15.根据权利要求14所述的无线传感器模块(FSM)，其中，
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金属氧化物半导体场效应晶体管和微控制器构造用于使具有所述至少一个传感器(S,S2)和/或具有用于与无线传感器模块外部的传感器连接的接头的传感器基座模块保持在待机模式中，
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传感器基座模块和所述至少一个相应的传感器(S,S2)在待机模式下的电流消耗小于1μA，
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金属氧化物半导体场效应晶体管或微控制器在通过中断请求测量值时将具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：威卡亚力山大维甘德欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：