專利名稱：蓄能式無線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，具體涉及傳感器。
背景技術(shù)：
目前的傳感器多無法擺脫電源的限制。今年來雖然出現(xiàn)了部分無源無線傳感器， 但多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、針對性強(qiáng)，應(yīng)用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄能式無線傳感器，以解決上述技術(shù)問題。蓄能式無線傳感器包括處理芯片，所述處理芯片連接敏感元件，所述處理芯片還連接一信號發(fā)射天線和一電源模塊，所述電源模塊包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)和一蓄電機(jī)構(gòu)，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)連接所述蓄電機(jī)構(gòu)，所述蓄電機(jī)構(gòu)連接所述處理芯片。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)出的電能首先在蓄電機(jī)構(gòu)內(nèi)蓄積，以便于為所述處理芯片提供足夠強(qiáng)的電流。以便通過信號發(fā)射天線產(chǎn)生足夠強(qiáng)的無線電信號，進(jìn)而有效提高作用距離。所述處理芯片可以在接收到外界觸發(fā)信號后通過所述信號發(fā)射天線發(fā)出無線信號。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一蓄能用天線， 可以采用信號發(fā)射天線作為蓄能用天線。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)通過所述蓄能用天線為蓄電機(jī)構(gòu)充 H1^ ο所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一電感線圈，通過一單向?qū)ㄆ骷B接所述蓄電機(jī)構(gòu)，所述蓄電機(jī)構(gòu)采用電容。所述電感線圈通過單向?qū)ㄆ骷樾铍姍C(jī)構(gòu)充電。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)通過攝取外界電信號來獲取能量。天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)、電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)所攝取的外界電信號主要是無線電波信號，如電視、無線電廣播、手機(jī)等波段的無線電波信號。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一光能發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述光能發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件連接所述蓄電機(jī)構(gòu)，所述蓄電機(jī)構(gòu)采用電容。所述光電轉(zhuǎn)換器件將光能轉(zhuǎn)化為電能，為電容充電。所述電容與所述處理芯片間設(shè)有一電源管理模塊，在所述電容電壓高于一臨界值時(shí)，所述電源管理模塊控制所述電容向所述處理芯片供電。在所述電源管理模塊向所述處理芯片供電的情況下，所述處理芯片可以主動通過所述信號發(fā)射天線發(fā)出無線信號。也可以在接收到外界觸發(fā)信號后通過所述信號發(fā)射天線發(fā)出無線信號，如在接收到傳感器系統(tǒng)所發(fā)射的信號后，控制電容向處理芯片供電，以便反饋無線電信號。以便于在所述發(fā)電機(jī)構(gòu)本身產(chǎn)生的電流較小的情況下，所述電源模塊仍然能夠?yàn)樗鎏幚硇酒峁┹^強(qiáng)電流。所述電容采用電解電容。以保證具有較大的電容量，能夠提供較強(qiáng)的電流。
所述電容采用非電解電容。以保證電容具有足夠長的壽命。所述蓄能式無線傳感器還包括一封裝外殼，所述處理芯片埋設(shè)在所述封裝外殼內(nèi)；所述電容設(shè)有至少兩個(gè)片狀極板，所述兩個(gè)片狀極板分別埋設(shè)在所述封裝外殼內(nèi)。因?yàn)槠瑺顦O板埋設(shè)在封裝外殼內(nèi)，封裝外殼面積相對較大，因此允許兩個(gè)片狀極板具有較大的面積，進(jìn)而允許電容具有較大的電容量。所述蓄能式無線傳感器設(shè)有一固定裝置，所述固定裝置可以是黏膠、磁鐵、鎖扣等，具體形式可根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行選取。蓄能式無線傳感器可以是對各種化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的化學(xué)傳感器，如氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器等。蓄能式無線傳感器還可以是利用生物活性物質(zhì)分子識別的功能，將感受的被測量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的生物傳感器。 如酶傳感器、微生物傳感器、細(xì)胞傳感器、組織傳感器、免疫傳感器等。蓄能式無線傳感器還可以是用于檢測物理量的物理傳感器。物理傳感器主要利用某些物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)、 磁致伸縮現(xiàn)象、離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)，把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號。如光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等。蓄能式無線傳感器可以通過藍(lán)牙、紅外、zigbee等方式對外傳輸數(shù)據(jù)或接收外部設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)，還可以借助WLAN(無線局域網(wǎng))、3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，還可以采用射頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。


圖1蓄能式無線傳感器一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2蓄能式無線傳感器另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照圖1，蓄能式無線傳感器包括處理芯片1、敏感元件。處理芯片1連接(或直接設(shè)有)一信號發(fā)射天線2和一電源模塊3。電源模塊3包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)31和一蓄電機(jī)構(gòu) 32，發(fā)電機(jī)構(gòu)31連接蓄電機(jī)構(gòu)32。蓄電機(jī)構(gòu)32連接處理芯片1。發(fā)電機(jī)構(gòu)31發(fā)出的電能在蓄電機(jī)構(gòu)32內(nèi)蓄積，以便于為處理芯片1提供足夠強(qiáng)的電流，以便通過信號發(fā)射天線2 產(chǎn)生足夠強(qiáng)的無線電信號，進(jìn)而有效提高作用距離。信號發(fā)射天線2可以是不同結(jié)構(gòu)類型的天線，可以直接附著在處理芯片1上，還可以采用導(dǎo)電油墨印刷的低成本標(biāo)簽天線。敏感元件可以是熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件、味敏元件等。而且蓄能式無線傳感器中的敏感元件可以是一個(gè)，也可以有多個(gè)。在敏感元件有多個(gè)時(shí)，處理芯片1采用可以處理各敏感元件傳來的數(shù)據(jù)的處理芯片。具體實(shí)施中發(fā)電機(jī)構(gòu)31采用一天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)，天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一蓄能用天線，可以采用信號發(fā)射天線作為蓄能用天線。發(fā)電機(jī)構(gòu)通過蓄能用天線為蓄電機(jī)構(gòu)充電。
發(fā)電機(jī)構(gòu)31還可以采用一電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)，電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一電感線圈，通過一單向?qū)ㄆ骷B接蓄電機(jī)構(gòu)32。電感線圈通過單向?qū)ㄆ骷樾铍姍C(jī)構(gòu)32充電。單向?qū)ㄆ骷梢允嵌O管。發(fā)電機(jī)構(gòu)通過攝取外界電信號來獲取能量。天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)、電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)所攝取的外界電信號主要是無線電波信號，如電視、無線電廣播、手機(jī)等波段的無線電信號， 如頻率為6-18兆頻、49-16米波段內(nèi)的民用廣播電臺密集的無線電波信號，頻率為800兆頻或1900兆頻的手機(jī)通信用無線電波信號。發(fā)電機(jī)構(gòu)31還可以采用一光能發(fā)電機(jī)構(gòu)，光能發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換器件，光電轉(zhuǎn)換器件連接蓄電機(jī)構(gòu)32。光電轉(zhuǎn)換器件將光能轉(zhuǎn)化為電能，為蓄電機(jī)構(gòu)32充電。光電轉(zhuǎn)換器件可以采用非結(jié)晶硅太陽能電池板，以便于更好的適應(yīng)環(huán)境。天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)、光能發(fā)電機(jī)構(gòu)、電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)或者其他的發(fā)電機(jī)構(gòu)，可以單獨(dú)使用，也可以混用。參照圖2，蓄電機(jī)構(gòu)32與處理芯片1間設(shè)有一電源管理模塊4，在蓄電機(jī)構(gòu)32電壓高于一臨界值時(shí)，電源管理模塊4控制蓄電機(jī)構(gòu)32向處理芯片1供電。蓄電機(jī)構(gòu)32可以采用電解電容，以保證具有較大的電容量，能夠提供較強(qiáng)的電流。蓄電機(jī)構(gòu)32還可以采用非電解電容。以保證蓄電機(jī)構(gòu)32具有足夠長的壽命。蓄電機(jī)構(gòu)32采用的非電解電容可以是如下所述的結(jié)構(gòu)，非電解電容設(shè)有至少兩個(gè)片狀極板，兩個(gè)片狀極板分別埋設(shè)在封裝外殼內(nèi)。因?yàn)槠瑺顦O板埋設(shè)在封裝外殼內(nèi)，封裝外殼面積相對較大，因此允許兩個(gè)片狀極板具有較大的面積，進(jìn)而允許電容具有較大的電容量。具體實(shí)施中，在電容進(jìn)行供電的情況下，處理芯片1可以有不同的工作模式設(shè)置如，在電源管理模塊4(電容)向處理芯片1供電的情況下，處理芯片1主動通過信號發(fā)射天線2發(fā)出無線信號如，處理芯片1在接收到外部設(shè)備所發(fā)射的信號后，通過信號發(fā)射天線2發(fā)出無線信號，以便反饋無線電信號。以便于在發(fā)電機(jī)構(gòu)31本身產(chǎn)生的電流較小的情況下，電源模塊3仍然能夠?yàn)樘幚硇酒?提供較強(qiáng)電流。為了方便固定，蓄能式無線傳感器可以設(shè)有一固定裝置，固定裝置可以是黏膠、磁鐵、鎖扣等，具體形式可根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行選取。蓄能式無線傳感器的無線通信方式蓄能式無線傳感器可以通過藍(lán)牙、紅外、zigbee等方式對外傳輸數(shù)據(jù)或接收外部設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)，還可以借助WLAN(無線局域網(wǎng))、3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，還可以采用射頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。具體實(shí)施中蓄能式無線傳感器可以設(shè)有一藍(lán)牙、紅外或zigbee處理模塊，處理芯片1通過藍(lán)牙、紅外或zigbee處理模塊連接信號發(fā)射天線2，或是直接將藍(lán)牙、紅外或zigbee處理模塊設(shè)置在處理芯片1上。蓄能式無線傳感器還可以設(shè)有一射頻信號收發(fā)模塊，處理芯片1通過射頻信號收發(fā)模塊連接信號發(fā)射天線2，或是直接將射頻信號收發(fā)模塊設(shè)置在處理芯片1上。采用射頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，信號發(fā)射天線2可以有多個(gè)，各信號發(fā)射天線2之間設(shè)有隔離層，射頻信號收發(fā)模塊能產(chǎn)生多個(gè)射頻信號，各射頻信號通過不同的信號發(fā)射天線發(fā)射，這樣一方面可以對射頻信號進(jìn)行選取，另一方面可以通過不同的射頻信號將多個(gè)敏感元件的檢測到的信息進(jìn)行區(qū)分。蓄能式無線傳感器還可以設(shè)有一通信終端，蓄能式無線傳感器通過通信終端接入 WLAN(無線局域網(wǎng))或3G網(wǎng)絡(luò)。與蓄能式無線傳感器通信的外部設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)、手機(jī)等，這樣多個(gè)傳感器就可以借助WLAN(無線局域網(wǎng))或3G網(wǎng)絡(luò)組建小型的物聯(lián)網(wǎng)。不管是采用哪種通信方式，為了保障通信安全，蓄能式無線傳感器與外部通信設(shè)備之間設(shè)有密鑰。例如，在通過藍(lán)牙通信時(shí)，數(shù)據(jù)交互之前要求密碼匹配，在借助WLAN(無線局域網(wǎng))通信時(shí)，要求蓄能式無線傳感器和外部在同一 WLAN(無線局域網(wǎng))中，且允許相互訪問。蓄能式無線傳感器的應(yīng)用蓄能式無線傳感器可以是對各種化學(xué)物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的化學(xué)傳感器，如氣體傳感器、濕度傳感器、離子傳感器等。蓄能式無線傳感器還可以是利用生物活性物質(zhì)分子識別的功能，將感受的被測量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的生物傳感器。如酶傳感器、微生物傳感器、細(xì)胞傳感器、組織傳感器、 免疫傳感器等。蓄能式無線傳感器還可以是用于檢測物理量的物理傳感器。物理傳感器主要利用某些物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)、磁致伸縮現(xiàn)象、離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)，把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號。如光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.蓄能式無線傳感器包括一處理芯片，所述處理芯片連接敏感元件，所述處理芯片還連接一信號發(fā)射天線和一電源模塊，其特征在于，所述電源模塊包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)和一蓄電機(jī)構(gòu)，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)連接所述蓄電機(jī)構(gòu)，所述蓄電機(jī)構(gòu)連接所述處理芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)出的電能在所述蓄電機(jī)構(gòu)內(nèi)蓄積，以便于為所述處理芯片提供足夠強(qiáng)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)，天線式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一蓄能用天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述電感式發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一電感線圈，通過一單向?qū)ㄆ骷B接所述蓄電機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)通過攝取無線電波信號來獲取能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)采用一光能發(fā)電機(jī)構(gòu)，所述光能發(fā)電機(jī)構(gòu)包括一光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件連接所述蓄電機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述蓄電機(jī)構(gòu)與所述處理芯片間設(shè)有一電源管理模塊，在所述蓄電機(jī)構(gòu)電壓高于一臨界值時(shí)，所述電源管理模塊控制所述蓄電機(jī)構(gòu)向所述處理芯片供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，在所述電源管理模塊向所述處理芯片供電的情況下，所述處理芯片主動通過所述信號發(fā)射天線發(fā)出無線信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，在所述處理芯片接收到外界觸發(fā)信號后通過所述信號發(fā)射天線發(fā)出無線信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述蓄電機(jī)構(gòu)采用電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，所述蓄能式無線傳感器還包括一封裝外殼，所述處理芯片埋設(shè)在所述封裝外殼內(nèi)；所述電容設(shè)有至少兩個(gè)片狀極板，所述兩個(gè)片狀極板分別埋設(shè)在所述封裝外殼內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，蓄能式無線傳感器是化學(xué)傳感器、生物傳感器或物理傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，蓄能式無線傳感器設(shè)有一 zigbee處理模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，蓄能式無線傳感器設(shè)有一射頻信號收發(fā)模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的蓄能式無線傳感器，其特征在于，蓄能式無線傳感器設(shè)有一通信終端，蓄能式無線傳感器通過通信終端接入網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
蓄能式無線傳感器涉及傳感器。包括一處理芯片，所述處理芯片連接敏感元件，還連接一信號發(fā)射天線和一電源模塊，所述電源模塊包括一發(fā)電機(jī)構(gòu)和一蓄電機(jī)構(gòu)，所述發(fā)電機(jī)構(gòu)連接所述蓄電機(jī)構(gòu)，所述蓄電機(jī)構(gòu)連接所述處理芯片。所述發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)出的電能在所述蓄電機(jī)構(gòu)內(nèi)蓄積，以便于為所述處理芯片提供足夠強(qiáng)的電流。以便通過信號發(fā)射天線產(chǎn)生足夠強(qiáng)的無線電信號，進(jìn)而有效提高作用距離。
文檔編號H02J15/00GK102412629SQ20101028990
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者孫倩倩 申請人:上?？贫冯娮涌萍加邢薰?br>