以自采能供电为主的双电源传感器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种以自采能供电为主的双电源传感器装置，它包括附着于被测设备上的壳体，该壳体内设置有PCB组件且所述PCB组件上具有用于测量该被测设备温度的测温传感器，所述PCB组件还包括：为所述测温传感器提供第一电源的半导体温差发电器件；为所述测温传感器提供第二电源的电池；以及一切换电路，用于切换第一电源和第二电源。在温差满足工作需要的情况下切换为第一电源，以半导体温差发电器件自采能供电为主，在温差无法满足工作需要的情况下切换为第二电源的电池供电，这样可实现测温传感器在不同条件下的连续供电。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

以自采能供电为主的双电源传感器装置
[0001 ] 本技术涉及一种以自采能供电为主的双电源传感器装置。
技术介绍
物联网技术概念已得到广泛认同，但物联网应用的瓶颈在于传感器工作电能的获取方式，以及对电池的依赖，理论上电池在非连续工作状态下可10年，但实际上受多种因素影响，如环境温度、负荷大小，致使实际寿命大大缩短。随着通讯与网络技术应用的发展普及，各行各业各种环境下应用传感器越来越多，这使得各种就地采能传感器的技术方案成为焦点。在现有的无线传感网络中，传感器节点大部分使用电池供电的方式。目前商用的电池寿命普遍2-5年，需要定期更换或维护，增加了传感器节点的维护成本。目前，很多低功率无线传感器和控制器的供能系统正逐步转向采用可替代能源作为主要或辅助供能方式；最理想的节点供能方式是完全免除增设有线电源或电池的需要，利用物理电源产生电能转换正在成为许多应用领域的适用电源，当然也是无线传感器供能方式的探求方向。获取环境能源给节点补充能源甚至是永久供电，是传感器网络节点的一种重要的能量来源。目前商业上可行的解决方案主要有太阳能、风能等，另外，振动能、环境温差、潮汐、雨滴动能等新型环境能源也处于研究中，并且在某些特殊场合得以应用，然而这些能源供给方式往往受到周围环境的限制，因而不能保证连续供电。由于众多无线传感器、远程监视器和其他低功率应用设备正逐渐发展成为只使用收集能量的近“零”功率器件，因此结合现有使用环境(监测发热电气连接点温度)开发一种热电能量收集系统为无线传感器节点供电成为可能。现有技术中的温差供电传感器主要指半导体温差发电器件，它是采用单电源供电方式为测温传感器供电，当温差无法满足工作需要的情况则无法正常工作，另外测温传感器无法工作的情况下并不能判断测温传感器的能量采集部分出现故障或是数据传输部分出现故障，无法实现测温传感器的连续供电，这是现有技术中的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种以自采能供电为主的双电源传感器装置，它在温差满足工作需要的情况下以半导体温差发电器件自采能供电为主，在温差无法满足工作需要的情况下切换为电池供电，实现测温传感器的连续供电。本技术所采用的技术方案是本技术涉及的以自采能供电为主的双电源传感器装置，包括附着于被测设备上的壳体，该壳体内设置有PCB组件且所述PCB组件上具有用于测量该被测设备温度的测温传感器，所述PCB组件还包括为所述测温传感器提供第一电源的半导体温差发电器件，该半导体温差发电器件具有一冷端和一热端，该热端直接与所述被测设备热传导以使热端的温度等于被测设备的温度;为所述测温传感器提供第二电源的电池；以及一切换电路，用于切换第一电源和第二电源；当所述冷端和热端之间温差低于某定值时切换为第二电源，当所述冷端和热端之间温差在该定值以上时切换为第一电源。具体来说，所述测温传感器包括第一测温元件和第二测温元件，该第一测温元件的感温面与所述热端的感温面相接触，该第二测温元件的感温面与所述冷端的感温面相接触。该第一测温元件测得的温度即为所需测量的被测设备的温度，该温度的数据可以通过无线的发送给采集监测系统中。进一步，所述PCB组件上还设置有散热器，该散热器与所述冷端接触，冷端的热量通过散热器散发至外界，使其与热端形成一定的温差。进一步，所述壳体附着于被测设备上的方式包括通过捆绑式安装于被测设备上； 或者通过一高导热材料的安装支架固定于被测设备上，所述热端与该安装支架接触。进一步，所述PCB组件的接地极与安装支架之间通过一对金属螺栓螺母组件来连接，以安装支架与被测设备作为地极，通过金属螺栓螺母组件的高导电性，使PCB组件的接地极良好接地。进一步，所述PCB组件还包括无线发射天线，可以用于对外发射测得的温度数据， 在所述壳体上设置有与该无线发射天线形状相适配的保护罩。进一步，在所述壳体上设置有一用于将内部的PCB组件整体灌封的灌封口，该灌封口上盖设有防水帽。进一步，所述PCB组件上还设置有工作电源开关，所述壳体上具有一向壳体内部延伸的开关保护罩以防止该工作电源开关被灌封，这样在无必要时可以关闭该装置的工作电源开关，以免造成不必要的浪费。进一步，上述的切换电路主要包括以下元件一比较器，用于判断所述半导体温差发电器件的供电储能电容的电压值是否超过比较器的上限阀值；一带使能的低压差线性稳压器并连接有IO 口，用于关闭和导通半导体温差发电器件的供电；一增强型场效应管，用于关闭和导通电池的供电；以及两个结型场效应管，分别用于阻止电流倒灌向电池和低压差线性稳压器。进一步，所述PCB组件的电路还包括有能量收集电路、模数转换器、微控制器和无线发送/接收器。本技术的有益效果是由于本技术是以半导体温差发电器件作为主要电源，以电池作为第二电源的传感器装置，其中半导体温差采能是一种新型的自采能技术，它既具有无噪音、无污染、适应范围广、安全可靠、长期免维护等优势，在有热源的地方即可利用温差工作以输出电能供测温传感器工作，也能在无热源地地方通过自动切换激活自带的电池工作。此外本技术的零部件少而且全部集中于壳体内部，结构简单紧凑，体积小， 整个装置可以通过安装支架或者直接捆绑固定，安装及携带非常方便。综上所述本装置在监测领域具有广阔的使用前景。附图说明图I是本技术的传感器装置的内部结构示意图；图2是本技术的传感器装置的背部设有安装支架的示意图；图3是本技术传感器装置的断面图；图4是本技术中PCB组件电路系统的模块框图；图5是本技术中涉及的切换电路以及半导体温差发电器件输出后的升压电路的不意图。具体实施方式本技术涉及的传感器装置包括附着于被测设备上的壳体，该壳体内设置有 PCB组件且所述PCB组件上具有用于测量该被测设备温度的测温传感器，所述PCB组件的双电源分别为所述测温传感器提供第一电源的半导体温差发电器件和为所述测温传感器提供第二电源的电池以及用于切换第一电源和第二电源的切换电路。本传感器装置附着于被测设备上的方式可以根据具体使用环境有很多种，例如通过捆绑式安装于被测设备上，或者通过一高导热材料的安装支架固定于被测设备上，下面就以支架安装的方式对本技术做进一步详细的描述如图I和图2所示，安装支架4由高导热金属材料组成，本技术的传感器装置通过安装支架4所设的安装孔4b安装于被测设备上，从而得出被测设备的温度，也是作为传感器装置热量的来源；安装支架4另一端内设有一凹槽4a，半导体温差发电器件5的热端5b的端面5bl置于凹槽4a内，为半导体温差发电器件5的热端5b提供热源；由于半导体温差发电器件5本身具有一定的导热系数，所以其冷端5a在某些简单使用条件下可以不设置散热器，本实施例则为设置散热器的情况，如图I中的散热器I固定于PCB组件3上，它的平面端Ia与半导体温差发电器件5的冷端5a的端面5al直接接触，作用为给半导体温差发电器件5的冷端5a提供散热。半导体温差发电器件5通过热端5b与冷端5a的温度差，将热能转换为电能，为测温传感器以及其它下游电路提供电源。PCB组件3设有第二测温元件6a，第二测温元件6a的感温面6al与半导体温差发电器件5冷端5a的感温面5a2 完全接触，用于实时测出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以自采能供电为主的双电源传感器装置，包括附着于被测设备上的壳体，该壳体内设置有PCB组件且所述PCB组件上具有用于测量该被测设备温度的测温传感器，其特征在于，所述PCB组件还包括：为所述测温传感器提供第一电源的半导体温差发电器件，该半导体温差发电器件具有一冷端和一热端，该热端直接与所述被测设备热传导以使热端的温度等于被测设备的温度；为所述测温传感器提供第二电源的电池；以及一切换电路，用于切换第一电源和第二电源；当所述冷端和热端之间温差低于某定值时切换为第二电源，当所述冷端和热端之间温差在该定值以上时切换为第一电源。

【技术特征摘要】
1.一种以自采能供电为主的双电源传感器装置，包括附着于被测设备上的壳体，该壳体内设置有PCB组件且所述PCB组件上具有用于测量该被测设备温度的测温传感器，其特征在于，所述PCB组件还包括为所述测温传感器提供第一电源的半导体温差发电器件，该半导体温差发电器件具有一冷端和一热端，该热端直接与所述被测设备热传导以使热端的温度等于被测设备的温度；为所述测温传感器提供第二电源的电池；以及一切换电路，用于切换第一电源和第二电源；当所述冷端和热端之间温差低于某定值时切换为第二电源，当所述冷端和热端之间温差在该定值以上时切换为第一电源。2.根据权利要求I所述的以自采能供电为主的双电源传感器装置，其特征在于，所述测温传感器包括第一测温元件和第二测温元件，该第一测温元件的感温面与所述热端的感温面相接触，该第二测温元件的感温面与所述冷端的感温面相接触。3.根据权利要求I所述的以自采能供电为主的双电源传感器装置，其特征在于，所述 PCB组件上还设置有散热器，该散热器与所述冷端接触。4.根据权利要求I或2或3所述的以自采能供电为主的双电源传感器装置，其特征在于，所述壳体附着于被测设备上的方式包括通过捆绑式安装于被测设备上；或者通过一高导热材料的安装支架固定于被测设备上，所述热端与该安装支架接触。5.根据权利要求4所述的以自采能供电为主的双电源传感器装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，汪俊，安羽，田斌，
申请(专利权)人：珠海一多监测科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：