一种分离式温振一体采样传感器的制作方法

1.本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种分离式温振一体采样传感器。


背景技术：

2.在高速发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的ic技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。
3.加速度传感器是一种能够测量振动幅度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值，以此来确定振动幅度。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。物联网无线智能传感器汇集了两个现代技术，即无线连接和智能传感器，实现数据获取和传输。现有的无线采样传感器一般待机时间短，需及时更换电池，不能持续监测，而且当数据出现异常，用户需要现场查看或导出数据，没有自动报警功能，不能实时进行远程监测，具有一定的局限性。并且，现市面上的产品体积大，功耗高，安装和续航能力受限，均为一体式结构，不便于在狭小空间进行安装采样。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种分离式温振一体采样传感器。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种分离式温振一体采样传感器，包括电源单元、测量单元、天线单元、数据传送单元；
6.所述电源单元包括外置电池仓以及用于安装外置电池仓的第一底座，所述外置电池仓内的电池为传感器的运行提供电能，所述第一底座上设置有若干个第一接线口，或所述电源单元为外置开关电源；
7.所述测量单元包括盒体以及用于安装盒体的第二底座，所述盒体内设置有传感器电路板，所述传感器电路板上依次安装有加速度传感器、温度传感器、存储器、mcu控制器，所述第二底座上设置有若干个第二接线口；
8.所述天线单元包括天线，所述天线安装在所述第一底座上，所述天线用于对信号进行增益；
9.所述数据传送单元包括无线wifi传送器，用于将检测数据通过无线天线传送至用户端。
10.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述外置开关电源内设置有冷却风扇，且其外表面设置有led电源指示灯。
11.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板上安装有振动传
感器与温度传感器，所述加速度传感器用于采集x、y、z三个方向上的振动加速度幅度。
12.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述mcu控制器对温度传感器、加速度传感器采集到的数据进行处理后，通过wifi发送至云端。
13.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述盒体表面上还设置有若干个led指示灯。
14.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板、所述第二底座以及所述盒体均为圆柱状结构。
15.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述第一接线口与所述第二接线口通过导线相接。
16.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述第一底座与所述第二底座底部均设置有磁座或安装孔。
17.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板上还设置有稳压器，所述稳压器用于稳定电路电压，以保证电路元器件在整个外置电池仓寿命周期内具有稳定的供电电压。
18.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述盒体由金属材料制成。
19.本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型具备以下有益效果：本方案外形体积小巧，可实现wifi传输、振动、温度监测，数据存储功能，功耗低，电池仓内电池理论续航能力可达5年；能够实现传感器本身的自检测功能，包括电量监测曲线、电量剩余可使用时间预测、短信和邮件低电量报警和高温度自动报警；电源单元与测量单元采用分离式结构，解决了因电池体积过大而导致安装不便的问题，能够把测量单元安装在狭小的空间内。
附图说明
20.根据以下给出的本实用新型的各种实施例的附图，将更加充分地理解本实用新型的实施例，然而，这不应当被理解为将本实用新型限制为特定的实施例，而是仅用于解释和理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
21.图1为本实用新型的立体结构示意图；
22.图2为本实用新型的接线示意图；
23.图3为本实用新型的功能框图；
24.图4为本实用新型的工作流程图；
25.图中：101、外置电池仓；102、第一底座；103、第一接线口；104、盒体；105、第二底座；106、天线；107、导线；108、第二接线口。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.本实用新型的描述中，“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“一些实施例”的多次出现不一定全都指代相同的实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必需被包括的。如果说明书或权利要求提及“一”元件，并非表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一另外的”元件，并不排除存在多于一个的另外的元件。此外，特定特征、结构、功能或特性可以以任何适合的方式组合到一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以结合第二实施例，只要与这两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不互相排斥。
28.在本实用新型的描述中，除非另外规定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”及“第三”等来描述共同的对象，仅表示指代相同对象的不同实例，而并不是要暗示这样描述的对象必须采用给定的顺序，无论是时间地、空间地、排序地或任何其它方式。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.请参阅图1-4，一种分离式温振一体采样传感器，包括电源单元、测量单元、天线单元、数据传送单元；
31.所述电源单元包括外置电池仓101以及用于安装外置电池仓101的第一底座102，所述外置电池仓101内的电池为传感器的运行提供电能，所述第一底座102上设置有若干个第一接线口103，或所述电源单元为外置开关电源；
32.所述测量单元包括盒体104以及用于安装盒体104的第二底座105，所述盒体104内设置有传感器电路板，所述传感器电路板上依次安装有加速度传感器、温度传感器、存储器、mcu控制器，所述第二底座105上设置有若干个第二接线口108；
33.所述天线106单元包括天线106，所述天线106安装在所述第一底座102上，所述天线106用于对信号进行增益；
34.所述数据传送单元包括无线wifi传送器，用于将检测数据通过无线天线106传送至用户端。
35.需要说明的是，第一底座102与第二底座105上均设置有接线口，第一底座102用于安装外置电池仓101，第二底座105用于安装测试盒体104，通过导线107把第一底座102与第二底座105电性连接，这样一来，就能够把外置电池仓101与盒体104分离开来，灵便安装，占用极小空间，一方面有助于大电池的使用，提高电池的使用寿命，另一方面安装位置灵活，可有效避免设备现场，如铁皮，对无线信号的干扰和屏蔽，可有效提高无线信号的连接强度，降低非必要的电量损耗。
36.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述外置开关电源内设置有冷却风扇，且其外表面设置有led电源指示灯。
37.需要说明的是，本实用新型的一个较佳实施例中，电源单元有两种方式：一种是外
置电池仓以及用于安装外置电池仓的第一底座；另一种是使用外置开关电源，能够将220v的交流电转换为传感器所需要的3.3v或者5v的直流电，以上两种方式，均可为传感器运行提供电能。
38.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板上安装有振动传感器与温度传感器，所述加速度传感器用于采集x、y、z三个方向上的振动加速度幅度。
39.需要说明的是，本实用新型的一个较佳实施例中，除了常规的温度以及振动数据的测量外，也可以进行数据的本地存储、本地分析等边缘计算，采用高频率采集数据低频率数据打包发送的方式进行数据的网络传输，节省电池的消耗；提供嵌入式固件的ota升级，无需现场的有线连接即可实现传感器固件的远程无线自动升级。
40.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述mcu控制器对温度传感器、加速度传感器采集到的数据进行处理后，通过wifi发送至云端。
41.需要说明的是，本实用新型的一个较佳实施例中，加速度传感器振动采样分析频率为6khz，g值可达
±
16g，3轴/6轴同时采样，温度测量范围是-40-115℃。
42.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述盒体104表面上还设置有若干个led指示灯。
43.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板、所述第二底座105以及所述盒体104均为圆柱状结构。
44.需要说明的是，本实用新型的一个较佳实施例中，传感器电路板采用圆柱状结构，对现场安装位置的空间要求性低，相较于垂直安装的矩形传感器电路板，圆形p传感器电路板可以更加紧密的与第二底座105进行安装接触，从而有更好的振动测量性能，提高测量数据的准确性。
45.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述第一接线口103与所述第二接线口108通过导线107相接。
46.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述第一底座102与所述第二底座105底部均设置有磁座或安装孔。
47.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述传感器电路板上还设置有稳压器，所述稳压器用于稳定电路电压，以保证电路元器件在整个外置电池仓101寿命周期内具有稳定的供电电压。
48.需要说明的是，稳压器采用dc/dc转换器，随着外置电池仓101内电池工作时间的增长，外置电池仓101内电池的电压必定会有所下降，但是电路元器件的工作是需要一个稳定的电压才可以统一的测量基准，因此需要通过dc/dc进行稳压，可以保证电路元器件在整个电池寿命周期内的一个稳定的供电电压。
49.进一步的，本实用新型的一个较佳实施例中，所述盒体104由金属材料制成。
50.在本实用新型的工作流程为：上电后，led红灯亮，3s后熄灭，代表电路已经通电，运行状态。随后系统运行，打开传感器采样，采样结束后关闭传感器，进行数据处理，再开启wifi，联网成功后led绿灯亮，随后快闪熄灭。进行数据发送。其中联网异常，发送超时则停止联网，保存数据，进入睡眠状态，待下一次发送数据时重复以上流程。
51.传感器上电后，红色led点亮，对系统各引脚、接口进行初始化，初始化通过后红色led熄灭，检测wifi配置，如果wifi没有配置，绿色led闪烁，等待配网，配网完成后绿色led
熄灭。
52.传感器的配网流程如下：
53.1、手机连接目标wifi，打开指定app软件，进入配置界面，输入目标wifi密码，请求配网；
54.2、传感器开启混杂模式监听所有网络数据包；
55.3、手机通过广播、组播循环发送ssid/password；
56.4、传感器通过udp包获取配置信息捕捉到ssid/password，连接路由器，配网完成；
57.5、传感器将配置信息写入存储器，下次启动时直接读取配置信息，无需再次配网。
58.配网完成后，传感器连接网络授时服务器，同步当前时间，然后连接远程云服务器，检测是否有新的固件，如有新的固件则执行ota升级，否则关闭wifi，随后进入数据采集阶段。
59.数据采集开始首先从存储器中读取上次存储参数，包括存储包数、上传失败包数、传感器采样点数、采样时间间隔、上传包数、加速度量程等配置参数，随后根据配置参数，采样各传感器数据并存入存储器中。
60.通过模拟量检测功能检测供电电池电压和芯片供电电压，服务器端可根据电压参数判断传感器供电、工作情况，是否需要更换电池等。
61.传感器集成有非接触式红外线温度传感器，通过红外敏感热电堆探测器检测物体温度后进行信号调理，将数据通过iic总线传送给传感器mcu。
62.传感器带有一颗三轴加速度传感器检测振动信号，加速度传感器内部存在一个活动的质量块，它是一个标准的平板电容器，加速度的变化带动活动质量块的移动，从而改变平板电容两级的间距和正对面积，通过测量电容变化量来计算加速度，加速度传感器将加速度值转化为数字信号后，通过spi总线将数据传送给mcu。
63.传感器根据配置参数采集完相应传感器数据后，将数据存储到存储器中，随后计算累计至此次存储是否已满足配置的发送包数要求，如不满足则更新存储包数，存入存储器后休眠，等待下次数据采集。如已满足发送包数要求，则连接wifi。随后传感器计算此次需要上传的数据包数，从存储器中依次读取数据包，打包成json格式后，上传云服务器。上传完成后计算此次上传数据包数及上传速度，将数据上传云服务器，如有上传失败数据包，计算后存入存储器，下次上传时再次重传。
64.数据上传完成后首先同步网络时间，对传感器时间进行校准，然后读取云服务器配置参数，如配置参数有更新则存储到存储器，待下次采集时更新使用新的配置参数。随后进行ota检测，如有新的固件，下载后重启更新，如没有则休眠等待下次数据采集，之后系统流程循环重复。
65.以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。