一种野外无线传感器嵌入式实时控制充电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种野外无线传感器嵌入式实时控制充电装置，属于电子产品技术领域。
【背景技术】
[0002]随着传感器技术的不断提高，无线传感器被越来越多的应用在各行各业上。传统的无线传感器由电池或者发电机提供电源从而构成网络节点，当电能使用完毕后必须更换电池或者直接更换无线传感器，不仅费时费力而且造成了资源浪费。采用能量收集的无线传感器可以将电磁波转化为电能来进行供电，但是只依赖自然环境中的电磁波远远无法满足无线传感器的工作需要，效率很低。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种野外无线传感器嵌入式实时控制充电装置，将本装置放置在能量收集的无线传感器附近，能够自动打开箱体，将升降杆升起，并打开太阳能薄膜给蓄电池充电，实现了节能环保，当蓄电池电量较多时打开无线电波发射器，对周围无线传感器进行充电，提高了充电效率。升降杆上的风速传感器可以测量风力，当风力较大时，自动将装置收入到箱体内，防止设备损坏，无需人工干预，操作简便。
[0004]本发明的技术方案是:一种野外无线传感器嵌入式实时控制充电装置，包括箱体1、承重盒2、控制模块3、蓄电池4、电机I 5、滑动轨6、限位片I 7、传动皮带8、箱盖9、滑道10、滚动珠11、圆孔12、空心立柱13、升降杆14、电机II 15、无线电波发射器16、风速传感器17、固定杆18、传动齿轮19、螺纹杆20、圆形限位器21、微型马达22、齿轮23、支撑台24、金属支架25、太阳能薄膜26、固定头27、轴承28、开关39、限位块I 40、限位块II 41、限位片II 42 ;
箱体I上部有两扇可以对开的箱盖9，承重盒2安装在箱体2下部，承重盒2内左侧安装有控制模块3，右侧安装有蓄电池4，控制模块3与蓄电池4、电机I 5、限位片I 7、电机II 15、无线电波发射器16、风速传感器17、圆形限位器21、微型马达22、开关39、限位块I 40、限位块II 41、限位片II 42连接，蓄电池4与电机I 5、电机II 15、无线电波发射器16、风速传感器17、微型马达22、太阳能薄膜26、开关39连接，空心立柱13固定在承重盒2中心，箱体I两侧安装有滑动轨6，滑动轨6上安装有限位片I 7，箱体I左侧内部上安装有限位块I 40，滑动轨6顶端装有滚动珠11，滚动珠11嵌入在箱盖9内侧的滑道10中，电机I 5的齿轮与滑动轨6咬合，并通过传动皮带8连接另一侧的传动齿轮19，空心立柱13中安装有升降杆14，空心立柱13内部左侧装有限位块II 41，升降杆14 一侧的齿与电机II 15的齿轮咬合，升降杆14左侧中下部安装有限位片II 42，升降杆14上部一侧装有无线电波发射器16和风速传感器17，升降杆14内部中间安装有固定杆18，螺纹杆20安装在固定杆18上，螺纹杆20上部和下部装有圆形限位器21，在上下限位器之间装有微型马达22和齿轮23，支撑台24固定在齿轮23上，支撑台24上安装有金属支架25，螺纹杆20顶部安装有固定头27，固定头27上装有轴承28，太阳能薄膜26固定在轴承上28并依附于金属支架25，箱盖9上开有与升降杆14同口径的圆孔12，开关39位于箱体I外侧底部。
[0005]所述控制模块3包括单片机模块29、风速测量装置30、震荡模块31、电量检测模块32、展开电机驱动电路33、开合电机驱动电路34、升降电机驱动电路35、限位控制模块36、整形模块37、发射模块38 ;其中风速测量装置30、发射模块38、电量检测模块32、展开电机驱动电路33、开合电机驱动电路34、电机驱动电路35、限位控制模块36与单片机模块29相连，震荡模块31与整形模块37相连，整形模块37与发射模块38相连。
[0006]所述震荡模块31包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5，电容Cl、C2，二极管Dl、D2，放大器OPl ;其中电容C2 —端接地，另一端接Cl，R2与C2并联，Cl另一端接电阻Rl，Rl另一端接OPl的输出端，OPl的“ +，，级接在Cl和C2的连线上，“-，，级接R3，R3的另一端接地，OPl的端口 2和端口 4接5V电源，R4 一端接在OPl的级与R3的连线上，另一端接Dl的发射极、R5和D2的输入端，Dl、R5、D2并联后接OPl的输出端，R4的滑动端接在OPl的级与R3的连线上。
[0007]所述整形模块37包括电阻R6、R7，放大器0P2，二极管D3、D4 ;其中R6—端接震荡模块310P1的输出端，另一端接0P2的“ + ”级，0P2的级接地，R7 一端接在0P2的输出端上，另一端输出，D3和D4的发射极相对而接，D4的输出端接地，D3的输出端接在R7的输出端上。
[0008]所述发射模块38包括电阻R8、R9，电容C3、C4、C5、C6，三极管Q1、Q2，变压器T，电感L1、L2 ;其中R8 —端连整形模块37的输出端，另一端连Ql的基极，Ql的发射极接地，C3一端连在R8与Ql的连线上，另一端与T连接，C4 一端连Ql的集电极，另一端与C3和T的连线相连，C5 一端连在C4与Ql的集电极连线上，另一端与Q2的基极相连，Q2的发射极与整形模块37的输出端相连，R9 一端与C5与Q2的连线上相连，另一端与Q2与整形模块37的输出端的连线上相连，T的一端连接在C5与C4和Ql的连线上，另一端接电源，电感LI 一端连在T上，另一端与C6相连，Q2的集电极连在LI与C6的连线上，C6另一端连接L2，L2的另一端接天线。
[0009]所述电量检测模块32包括电阻R10、R11、R12，待测电阻RS，电容C7，C8，电感L3 ；其中RlO和C7并联后一端接RS，另一端接Rll，Rll的另一端与并联后的R12和C8相连，Rl2和C8并联后的另一端接L3，L3另一端接RS。
[0010]所述限位控制模块36包括触动开关S1、S2、S3、S4、S5、S6 ;其中S1、S2、S3、S4、S5、S6分别与单片机模块29的P0.0, P0.1, P0.2, P0.3, P0.4, P0.5连接，另一端接地；S1、S2安装在控制滑动轨6的限位块I 40上，S3、S4安装在控制升降杆14的限位块II 41上，S5、S6安装在圆形限位器21上。
[0011]其中，单片机模块29可为AT89S51 ;风速测量装置30出自(邵玟，《基于单片机的风速检测系统》，华电技术，2008，30,6);展开电机驱动电路33出自(虞君锚，向中凡，文海鸥，《基于ATmegal6单片机的智能伞控制系统的设计》，计算机测量与控制，2011，19 (8));开合电机驱动电路34出自(龙敏，陈雪玲，秦红红，《基于单片机的低功耗智能开合器的设计》，工业控制计算机，2012.25 (5));升降电机驱动电路35出自(卢洪武，鄉玉龙，赵宁《国旗升降控制系统的设计与实现》，电子制作，2007)
本发明的使用过程是: 本装置使用时先打开开关39，单片机模块29控制电机I 5将滑动轨6升起，电机I 5通过传动皮带8带动另一侧的传动齿轮19，当滑动轨6上的限位片I 7触碰到限位块I 40后电机I 5停止，限位控制模块36利用单片机模块29的PO 口来控制信号的输入，因此当限位片I 7触碰到限位块I 40或限位块II 41触碰到限位片II 42时，不同的开关给单片机模块29的PO端口输入低电平，然后单片机模块29以此来控制电机的停止。
[0012]箱盖9打开后，单片机模块29控制电机II 15将升降杆14升起，到达限位块II 41后停止，微型马达22带动齿轮23转动，齿轮23螺旋升起，将支撑台24上的金属支架25缓缓打开，固定在轴承上28的太阳能薄膜26也随之转动，到达圆形限位器21后停止旋转，此时太阳能薄膜26已完全打开。太阳能薄膜26打开后，单片机模块3控制电机I 5将箱盖9关闭，箱盖9上的圆孔12将升降杆14固定紧并防止灰尘进入箱体I内。
[0013]电量检测模块32对蓄电池4中的电量进行检测，在蓄电池4两端加一个电流源，然后检测蓄电池4的端电压，从而求出内阻RS。具体方法是将蓄电池充满后放电，记录放电过程中内阻与电量的大小，可获得放电曲线，即剩余电量与蓄电池内阻间的关系，由此单片机模块29可以根据测到的蓄电池内阻来判断蓄电池的剩余电量。
[0014]当电量充足时，震荡模块31开始工作，R1、C1、R2、C2串并联电路构成正反馈，用来产生正弦自激震荡，R5和二极管Dl，D2构成负反馈和稳幅电路。调整R5可以改变放大电路的电压正义，满足所需要的幅值。选用两只二极管反相并联，目的是使输出电压在正负两个半周期内轮流工作，并且输出的振幅相同。
[0015]震荡模块31将正弦波输入到整形模块37中，比较器0P2用来比较输入电压和参考电压，当输入电压小于参考电压时，0P2处于负饱和状态，当输入电压大于参考电压时，0P2进入正饱和状态，由此将震荡模块31输出的正弦波转换为方波。