一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器。使用本發明能夠將太陽能轉換為電能存儲以實現系統的自供電，并可在野外環境下完成聲光探測的功能。其中，本發明采用柔性太陽能電池板和蓄電池供電，實現了探測器的自供電，并且利用柔性太陽能電池板彈性強的特點，采用球形柔性太陽能電池板包裹傳感器，從而最大效率地利用太陽能；同時，在矩形框架兩端分別設有電機，通過左右電機分別帶動左右半球運動，當左右電機差分驅動時，球形探測器可以走動，實現探測器的探測的自主性、靈活性。本發明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內，并能應用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
【專利說明】一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線傳感器【技術領域】，具體涉及一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡中無線傳感器的長時間能源自主供給問題是限制無線傳感器網絡應用的瓶頸。目前采用的電池供電、優化降耗等方法無法真正解決該問題，需要開展無線傳感器自能源技術以及轉換控制技術的研究，從而降低成本，拓展使用和部署范圍。
[0003]球形傳感器相對于普通傳感器而言，具有靈活和抗碰撞的特點。但目前球形探測器多是采用鋰電池供電，難以持久維持探測器野外供電需要。目前的太陽能供電的無線傳感器模塊，如EnOccean太陽能供電無線傳感器模塊，多是采用剛性太陽能電池板，無法提供太陽能的最大利用率，也無法滿足結構方面的需要。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，能夠將太陽能轉換為電能存儲以實現系統的自供電，并可在野外環境下完成聲光探測的功能。
[0005]本發明的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，包括左半球殼、右半球殼、4個直角框架、I個矩形框架、2套支撐機構、2個電機、聲音傳感器、篩網、光學傳感器、光學玻璃、傳感器電路板、控制電路板、蓄電池和天線；
[0006]其中，左半球殼和右半球殼為外層和內層雙層結構，夕卜層為透明塑料纖維，內層為柔性太陽能電池板；左半球殼和右半球殼分別采用兩個直角框架進行固定，其中，直角框架的支撐端與內層的內表面固定，兩個直角框架之間留有矩形框架的安裝空間；球殼上設有采集孔，直角框架的直角對面的柔性太陽能電池板上設有光學傳感器，光學傳感器對應的外層上設有光學玻璃；聲音傳感器安裝在內層內部，與采集孔相對應，采集孔對應的外層處設有篩網；直角框架上設有傳感器電路板，傳感器電路板與聲音傳感器、光學傳感器連接；探測器中部設有矩形框架，矩形框架左右兩端分別固定連接I套支撐機構；其中，支撐機構包括支撐座、支撐套、電機支板和軸承，其中，支撐套固定連接在矩形框架上，電機支板與支撐套靠近矩形框架的一端固定連接，電機支板上設有孔，電機的外殼固定在電機支架上，電機軸穿過電機支板上的孔與支撐座固定連接；支撐座的前端通過軸承與支撐套連接；支撐座的底面與探測器的內層內表面固定連接；
[0007]矩形框架上設有控制電路板、蓄電池和天線，其中，蓄電池與控制電路板、柔性太陽能電池板、電機、聲音傳感器和光學傳感器連接，天線位于左、右半球之間，與傳感器電路板連接。
[0008]其中，柔性太陽能電池板型號為XD0.85，聲音傳感器型號為377A02，傳感器電路板型號為STM100。
[0009]有益效果:[0010](I)本發明采用柔性太陽能電池板和蓄電池供電，實現了探測器的自供電，并且利用柔性太陽能電池板彈性強的特點，采用球形柔性太陽能電池板包裹傳感器，從而最大效率地利用太陽能，同時，采用外層透明塑料纖維保護太陽能電池板，防止太陽能電池板磨損，采用篩網和光學玻璃保護聲音傳感器和光學傳感器不被磨損。
[0011](2)在矩形框架兩端分別設有電機，通過左右電機分別帶動左右半球運動，當左右電機差分驅動時，球形探測器可以走動，實現探測器的探測的自主性、靈活性。
[0012](3)本發明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內，并能應用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
[0013](4)本發明還可以利用光學傳感器獲取光強大小，控制電機運動到光強大的地方進行充電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為帶有柔性太陽能電池的球形探測器俯視剖面圖。
[0015]其中，1-左半球殼，2-右半球殼，3-外層，4-內層，5-直角框架，6_矩形框架，7_支撐座，8-支撐套，9-電機支板，10-軸承，11-電機，12-采集孔，13-聲音傳感器、14-篩網，15-光學傳感器，16-光學玻璃，17-傳感器電路板，18-控制電路板，19-蓄電池，20-天線。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0017]本發明提供了一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，如圖1所示，包括左半球殼1、右半球殼2、4個直角框架5、I個矩形框架6、2套支撐機構、2個電機11、聲音傳感器13、篩網14、光學傳感器15、光學玻璃16、傳感器電路板17、控制電路板18、蓄電池19和天線20。
[0018]左右半球對稱布置，內部結構對稱，以右半球為例，右半球殼2為外層3和內層4雙層結構，內層4為柔性太陽能電池板，用于將太陽能轉換為電能，外層3為透明塑料纖維，用于保護太陽能電池板，防止其磨損；右半球殼2采用兩個直角框架5進行固定支撐，其中，直角框架5的支撐端與內層4的內表面固定，兩個直角框架5之間留有矩形框架6的安裝空間。球殼上設有采集孔12，直角框架5的直角對面的柔性太陽能電池板上設有光學傳感器15,在光學傳感器15對應的右半球殼外層上設有光學玻璃16,以便光學傳感器米集光照并保護光學傳感器；聲音傳感器13安裝在內層4的內部，與采集孔12相對應，采集孔對應的外層3處設有篩網14,以便聲音傳感器米集聲音并保護聲音傳感器；直角框架5上設有傳感器電路板17，傳感器電路板17與聲音傳感器13、光學傳感器15連接，用于處理采集的聲光信號。
[0019]在球形探測器中部設有矩形框架6，矩形框架6左右兩端分別固定連接I套支撐機構，支撐機構的另一端與球殼內層固定連接。
[0020]其中，支撐機構包括支撐座7、支撐套8、電機支板9和軸承10，其中，支撐套8固定連接在矩形框架6上，電機支板9與支撐套8靠近矩形框架6的一端固定連接，電機支板9上設有孔，電機11的外殼固定在電機支架9上，電機軸穿過電機支板9上的孔與支撐座7固定連接；支撐座7的前端通過軸承10并與支撐套8連接；支撐座7的底面與探測器的內層內表面固定連接。
[0021]矩形框架6上設有控制電路板18、蓄電池19和天線20，其中，蓄電池19與控制電路板18、柔性太陽能電池板、電機11、聲音傳感器13和光學傳感器15連接,在控制電路板17的控制下對柔性太陽能電池板轉換的電能進行存儲，并對聲音傳感器13、光學傳感器15和電機11提供電源，實現探測器的自供電。天線20與傳感器電路板17連接，位于左、右半球之間，指向天空，用于收發聲光傳感器采集的信號。
[0022]當電機在控制電路板18的控制下運轉時，電機軸帶動支撐座7旋轉，進而使右半球殼2旋轉，當左右電機差分驅動時，左右半球即可以走動，實現野外環境下聲光自主探測的功能。
[0023]其中，傳感器電路板采用EnOcean公司推出太陽能供電的無線傳感器模塊STM100 ；選取XD0.85型號的柔性太陽能電池板，其最大功率為0.85W，周圍溫度為-20-40°C，電池運行溫度為-20-90°C ;選用377A02型號的聲音傳感器，它是1/2英寸自由場精密聲音傳感器，靈敏度為50mV/Pa，頻響在3.15_20kHz之間，動態范圍為148dB，工作溫度在-40-150°C之間，直徑為13.2mm，極化電壓為OV ;選用成本低廉且功耗較低的CMOS光電傳感器；選用價格便宜、能耗低的直流電機；本發明可用于有太陽光的室外或光線充足比較空曠的室內，并能應用于晝夜溫差較大的場合，功耗低，靈敏度高。
[0024]綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，包括左半球殼(I)、右半球殼(2)、4個直角框架(5)、1個矩形框架(6)、2套支撐機構、2個電機(11)、聲音傳感器(13)、篩網(14)、光學傳感器(15)、光學玻璃(16)、傳感器電路板(17)、控制電路板(18)、蓄電池(19)和天線(20)； 其中，左半球殼(I)和右半球殼(2)為外層(3)和內層(4)雙層結構，外層(3)為透明塑料纖維，內層(4)為柔性太陽能電池板；左半球殼(I)和右半球殼(2)分別采用兩個直角框架(5)進行固定，其中，直角框架(5)的支撐端與內層(4)的內表面固定，兩個直角框架(5)之間留有矩形框架(6)的安裝空間；球殼上設有采集孔(12)，直角框架(5)的直角對面的柔性太陽能電池板上設有光學傳感器(15)，光學傳感器(15)對應的外層上設有光學玻璃；聲音傳感器(13 )安裝在內層(4)內部，與采集孔(12 )相對應，采集孔對應的外層(3 )處設有篩網(14);直角框架上設有傳感器電路板(17)，傳感器電路板(17)與聲音傳感器(13)、光學傳感器(15)連接；探測器中部設有矩形框架(6)，矩形框架(6)左右兩端分別固定連接I套支撐機構；其中，支撐機構包括支撐座(7 )、支撐套(8 )、電機支板(9 )和軸承(10 )，其中，支撐套(8 )固定連接在矩形框架(6 )上，電機支板(9 )與支撐套(8 )靠近矩形框架(6 )的一端固定連接，電機支板(9)上設有孔，電機(11)的外殼固定在電機支架(9)上，電機軸穿過電機支板(9 )上的孔與支撐座(7 )固定連接；支撐座(7 )的前端通過軸承(10 )與支撐套(8 )連接；支撐座(7)的底面與探測器的內層內表面固定連接； 矩形框架(6)上設有控制電路板(18)、蓄電池(19)和天線(20)，其中，蓄電池(19)與控制電路板(18)、柔性太陽能電池板、電機(11)、聲音傳感器(13)和光學傳感器(15)連接，天線(20)位于左、右半球之間，與傳感器電路板(17)連接。
2.如權利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述柔性太陽能電池板型號為XD0.85。
3.如權利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述聲音傳感器型號為377A02。
4.如權利要求1所述的帶有柔性太陽能電池的球形探測器，其特征在于，所述傳感器電路板型號為STM100。
【文檔編號】G01J1/42GK103743478SQ201310752154
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】陳杰, 李佳洪, 鄧方, 張樂樂, 李鳳梅, 樊欣宇, 李勇, 顧曉丹, 關勝盤, 代鳳馳, 趙勇立 申請人:北京理工大學