[發明專利]射頻能量收集無線溫度傳感系統及能量控制方法

有效

• 申請號: 201310418135.5
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103487150A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王龍;吳孝兵;趙國棟;滕明茂
• 申請（專利權）人: 杭州休普電子技術有限公司
• 主分類號: G01K1/02
• 分類號: G01K1/02;H02J17/00;G08C17/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種無線傳感設備，尤其是涉及一種不需要輸電纜線射頻能量收集無線溫度傳感系統及能量控制方法。

背景技術

針對目前無線測溫技術，大部分的測溫產品的電源均采用電池或CT取電模式。電池的使用存在一個使用壽命的問題，使用一段時間以后電池耗盡就需要更換電池，而且電池的漏液和爆炸都會造成安全隱患。而CT取電存在體積大、安裝不便的問題，并且在超強磁場中會產生振動和發熱，對電力設備產生嚴重的危害。

中華人民共和國國家知識產權局于2008年11月05日公開了授權公告號為CN201145943Y的專利文獻，名稱是溫差無線紅外溫度傳感器，其設有半導體溫差發電裝置、保護熱電阻、紅外發射管和散熱裝置。半導體溫差發電裝置由半導體溫差模塊加熱端導熱底殼和熱端散熱銅板組成，在散熱銅板上設有散熱器，相互之間由聚四氟乙烯絕緣緊固為一體。散熱器頂部設有電光轉換紅外發射管。熱保護電阻設置在散熱器內部，與半導體溫差模塊和紅外發射管相連接。此方案通過半導體溫差發電裝置供電，但是供電方式較為單一，在溫差不大的環境下難以實現自我供電的目的，適用范圍有一定的限制。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的無線傳感器使用壽命有限、適應面狹窄等的技術問題，提供一種具有非常長久的使用壽命、可以在小溫差、無振動等環境下工作、具有一定的自我調節能力可以盡量維持工作狀態的射頻能量收集無線溫度傳感系統及能量控制方法。

本發明針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種射頻能量收集無線溫度傳感系統，包括射頻發射裝置、中心服務器和若干個溫度傳感裝置，所述溫度傳感裝置包括溫度采集模塊、微處理器、通訊模塊和為溫度傳感裝置供電的供電模塊，所述通訊模塊通過無線信號連接中心服務器；所述微處理器和所述通訊模塊之間連接有第二開關管，所述第二開關管的被控端與微處理器的第二控制端連接，所述第二開關管的輸入端與微處理器的電源輸出端連接，所述第二開關管的輸出端與通訊模塊的電源輸入端連接，所述微處理器與通訊模塊還通過串行接口連接；所述溫度采集模塊一端連接第三開關管的輸出端，另一端連接微處理器；第三開關管的被控端連接微處理器的第一控制端，輸入端連接微處理器的電源輸出端；所述供電模塊包括射頻接收器和整流穩壓電路，所述射頻接收器的輸出端通過整流穩壓電路連接微處理器的電源輸入端；所述射頻發射裝置包括功率控制模塊和射頻發射器，所述射頻發射器通過功率控制模塊連接電源；所述功率控制模塊與中心服務器連接。

射頻發射裝置將能量通過射頻的方式發射出去，射頻接收器接收到射頻能量以后轉化為電能，通過穩壓整流模塊給微處理器、通訊模塊和溫度采集模塊供電。一個射頻發射裝置可以對應多個溫度傳感裝置，即一個發射源的射頻被設置在不同位置的射頻接收器所接收，簡化系統的復雜度，提高能量的使用率。微處理器通過串口總線將要發送的數據傳遞給通訊模塊，并通過第二開關管控制通訊模塊的工作時間，在不需要發送數據的時候停止通訊模塊的供電；微處理器通過第三開關管控制溫度采集模塊的工作時間，在不需要進行采集的時候切斷溫度采集模塊的電源，兩個開關管的設置都是為了節省能源。

射頻發射裝置一般與市電或者大容量電池連接，可以保持長時間工作，溫度傳感裝置只要接收到足夠強度的射頻信號，就可以完成采集和發射的過程。通訊模塊將采集到的數據發送到中心服務器上。中心服務器可以根據接收到的數據判斷溫度傳感裝置收集能量的狀況，當發現溫度傳感裝置收集的能量有所不足時，通過功率控制模塊增大射頻發射器的發射功率，維持溫度傳感裝置的正常工作。

作為優選，所述射頻發射裝置還包括電動調向機構，所述射頻發射器設置在電動調向機構上，所述電動調向機構的信號輸入端與中心服務器連接。在需要時，中心服務器可以控制電動調向機構改變射頻發射器的發射角度，使溫度傳感裝置接收到的射頻信號質量更好。

作為優選，所述整流穩壓電路包括整流二極管、過壓保護模塊和繼流電容，所述射頻接收器的輸出端正極連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負極連接微處理器的電源輸入端正極；所述射頻接收器的輸出端負極連接微處理器的電源輸入端負極；所述過壓保護模塊與射頻接收器并聯，所述繼流電容正極連接整流二極管負極，所述繼流電容負極連接射頻接收器輸出端負極。

整流二極管將接收到的交流電轉化為直流電，過壓保護模塊防止線路中的電壓過高而損壞后續電路。繼流電容穩定電流，提高電流質量。