[发明专利]电池供电的无线长寿命温度和湿度传感器模块

说明书

技术领域

本发明涉及传感器和测量，并且更具体地涉及无线空气温度和相对湿度传感器。

背景技术

空气温度和湿度测量对于关键任务设施中的环境监视和能量管理系统至关重要。这些系统通常在实时测量中需要大量的传感器。有两种传感器用于这些系统，有线的和无线的。常规传感器是有线的，其依靠物理线路来提供持续的电力供应并且传输数据到数据获取系统。然而，有线传感器和系统要花费长时间来安装并且它们的可靠性取决于电力供应。市场上有少量的电池供电的无线温度和湿度传感器。它们使用无线技术，如WIFI，ZigBee或sub-1G MHz系统来传输数据。这些无线传感器具有相对短的传输距离，在开放空间处从20米到100米。它们的电池寿命通常也较短，为1至5年。虽然有若干产品声称它们的电池寿命大于10年，但是这些传感器体积大，并且它们的传输距离短。

发明内容

描述的是电池供电的长距离无线温度和湿度传感器模块。这些传感器包括管理传感器的功率需求的自适应算法。在一些实施方式中，传感器模块具有大于5年，大于10年或大于15年的长寿命，而无需更换电池。这些传感器可包括传输数据的自适应算法。该算法可减小基于事件的数据传输和/或以其他方式减小数据传输频率以将电池寿命延长到大于5年，大于10年或大于15年。传感器也可以包括低功率无线发射器，其具有小于1GHz(sub-1GHz)的传输频率和大于100米、大于150米、大于200米和达到250米的有效传输距离。温度和湿度传感器可包括持久的锂电池作为电源。优选地，该电池具有至少15年或大于20年的保质期。

它具有小尺寸，优选具有小于80mm长×80mm宽×20mm厚的尺寸且小于90克。优选地，传感器易于安装。在一些实施例中，传感器包括磁体以允许快速附接到金属表面。

本发明的目的是通过开发一种小尺寸、电池供电的、长寿命的、长距离无线温度和湿度传感器模块来解决这些问题。

附图说明

当结合随后的详细描述考虑时，通过参考附图可获得对本发明的完整理解，其中：

图1是电池供电的无线长寿命温度和湿度传感器模块的透视图；

图2是印刷电路板的方框图的详细视图；

图3是自适应算法的工作流程的详细视图；

为了清晰和简洁的目的，附图中相同的元件和部件将用相同的标示和编号表示。

具体实施方式

本发明涉及电池供电的无线温度和湿度传感器。该传感器具有长寿命和长传输距离。传感器可以包括自适应算法以在事件基础上传输数据和/或以其他方式减少数据传输频率以将电池寿命延长到大于5年、大于10年或大于15年。传感器可以包括低功率无线发射器，其具有小于1GHz的频率和长达250米的有效传输距离。

图1是电池供电的无线长寿命温度和湿度传感器模块100的透视图。该模块包括外壳110，一个或多个气流格栅111，印刷电路板200，电池组202，处理器204，带有天线的无线模块206，温度和湿度传感器208和电力管理电路212。

例如，外壳110可以是两个塑料件，用于保持传感器模块的所有部件。它可以具有大约67mm×67mm×26mm的尺寸。优选地，传感器模块100在任何一个维度上都小于100mm，优选地，小于80mm，优选地，小于70mm。优选地，传感器模块的厚度小于50mm，小于30mm，或小于20mm。

气流格栅111包括与外壳110集成的一组开口，用于允许空气流入传感器模块，从而使得可以响应地和精确地测量温度和湿度，并且移除由传感器模块生成的热量。该格栅可以刚性地模制为外壳110的一部分。

图2示出了印刷电路板200的方框图的详细视图。印刷电路板200可将传感器模块的所有电子部件连接在一起，并且可以刚性地螺丝固定到所述外壳110。

印刷电路板可包括电池202，一个电池的示例是锂离子电池，例如Energizer L91。电池组202是两个AA锂电池的固体封装件，具有20年的保质期，用于给传感器模块提供电力，并刚性地焊接到所述印刷电路板200。

印刷电路板可包括一个或多个处理器204。处理器204是微控制器单元，用于处理所有的输入和输出请求并执行自适应算法以便用最小的能量传输数据，并刚性地焊接到所述印刷电路板200。处理器204的一个示例是低功率微控制器，例如TI MSP430系列处理器。