[实用新型]一种无线无源多参数传感器

说明书

涉及领域

本实用新型涉及一种多参数传感器，尤其是能在无外供电源的情况下通过太阳能为传感器提供工作电源。

背景技术

目前，通常的检测传感器均需要供电线路或使用电池提供电能，即使个别发电式温度传感器无需外加电源，但也仍然需要导线连接电路和传送信号，而绝大多数无线传感测量都需要较大功率的供电电源。有些测控现场在不能提供电源和使用电池不方便的情况下，检测传感器的应用受到了很大的限制。另一方面，目前通常采用的电池供电方式存在持续工作时间短，需要定时更换，维修量大，对于测控点多且分散、要求实时监控的场合，显然也不能很好的满足要求。

发明内容

本实用新型旨在提供一种既无需外供电源，也无内置电池，以太阳能为能源，以双电层电容器为储能装置，通过超低功耗无线微处理器结合微功耗传感器实现参数检测和信号无线传输。该装置可在各种复杂电磁干扰、强电场、高温、高压、高湿度等恶劣环境中长期稳定的工作。广泛应用于环境检测，仪器设备保护，电厂、变电站安全监控，企业和工程现场的安全报警及工业自动化等领域。

本实用新型设有太阳能发电装置、电能存储装置、信号采集传送。所述的太阳能发电装置设有一太阳能电池片，安装在具有散热器功能的外壳的上表面，朝向受光方向；电能存储装置处于整个装置的最底部，与壳体紧密接触以便有效散热；无线单片机和传感器接口安装在太阳能电池的下部、外壳内部；参数传感器通过接口与无线单片机相连接。

本实用新型是这样工作的：位于装置顶部的太阳能电池在光照作用下，将产生约3V的开路电压和300mA的短路电流；太阳能电池产生的电能在对双电层电容器充电的同时，也对无线单片机CC2430供电；多参数测量传感器通过SPI/UART与CC2430连接，在CC2430控制下进行信号的采集，并将采集到的信号通过CC2430内部集成的射频收发电路通过2.4GHZ/SIM频段进行转发；CC2430一方面控制传感器工作，另一方面可接受上位机的指令，设置自身或传感器的工作状态，并可进入低功耗休眠状态；整个装置在无光照、太阳能电池不发电时，转由双电层电容器供电，并自动转入低功耗工作状态。

本实用新型的有益效果是：适用于检测现场供电受限场合，要求检测信号无线传输的场合，强电磁干扰环境恶劣的测量场合，检测点多且分散的场合，尤其适合于环境实时监控和要求低成本非高精度的测量应用，可长期置于户外而无需维护。根据初步试验表明，可方便实现环境温度、湿度、发热报警、侵入报警灯应用。

附图说明

图1为本实用新型电路图。

图2为图1中超级电容的放电实验电路图。

图3为无线单片机CC2430与多个传感器的数据传输框图。

具体实施方式

如图1所示，在有光照的情况下，太阳能电池对超级电容充电，同时又给后面的负载供电；在无关照的情况下，由超级电容对后面的负载供电。

图1中器件的型号与参数：

太阳能电池板：300mA3V

超级电容：30F 2.5V的双电层电容器

负载：带检测传感器的无线单片机CC2430

本实用新型选择这些器件及型号的原因有以下几点：

·选用CC2430实现了多个参数的无线传输，且其功耗低，它可通过软件设置多种工作状态(发送数据状态、接受数据状态、信息采集状态、休眠状态)，且方便地实现与传感器不同的连接方式，以及与不同类型传感器的连接；

·太阳能电池板的使用实现了本实用新型无需外供电源；

·超级电容的使用使本实用新型的维修量大大减少，它与比一般电池相比有几个优点：

1.它几乎可以永无止境的充放电(100000次)，但是电池却很难达到1000次充放电；

2.它可提供很高的放电电流，根据经验，电池的电流会因为多次的电流脉冲而不断减少；

3.它可快速的充电，如果是电池快速的充电，容易发生危险；

4.它不需维护，可使用在极端的恶裂的环境中，即便是-40℃的温度中也行；

·300mA3V的太阳能电池板对30F2.5V的超级电容充电速度快，实验表明，在一般光照强度下(约15000LUX)，电容起始电压为0V，经4、5分钟就可启动CC2430，20分钟就能将电容充到2.95V左右；

·30F 2.5V超级电容的存储电能的能力对于本实用新型已足够，实验表明，30F 2.5V的超级电容从2.95V开始放电(CC2430节点每10秒发送1次数据)：共放4275次，约12个小时，到1.75V截止。放电实验电路如图2所示。

·本实用新型选用的设备数目少，成本低，维修量少。