可利用光能转换成电能的感测装置及其转换方法
【专利摘要】本发明是有关于一种可利用光能转换成电能的感测装置及其转换方法。其中的感测装置包括光电转换模块、电力调整模块、感测模块与处理模块。光电转换模块用以将光能转换为电能。电力调整模块用以依据电能以产生供电规格。感测模块依据电能进行感测，以提供感测信号。处理模块依据电能而对感测信号进行处理。
【专利说明】可利用光能转换成电能的感测装置及其转换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可利用光能转换成电能以作为独立电源的感测装置，特别是涉及适用于具有稳定光源的温室，可借由光电转换产生电能作为电源，使得感测装置无需加装电池或外接电源即可进行感测作业的感测装置。
【背景技术】
[0002]先前技术中，温室养殖时，为了解温室内的培植环境变化与分析植物的生长情形，会在培植环境内多处放置感测器。然而，各感测器需要电源，当其配置于场域各处时，电力线与通信线的配置复杂相对较高，配置和维护相当不便，故厂商多改使用无线感测器以降低通信线路的配置复杂性。然而当使用无线感测器时，无线感测器内必须配置供电的电池或是蓄电组件，因此，厂商需周期性、或是供电组件的最短使用寿命内、或是借由任一种检测手段，来判断无线感测器是否正常运作，当无法运作时，就必须进行更换电池、蓄电组件、或无线感测器的作业。因无线感测器众多，且每一无线感测器的布建位置不同，电池或蓄电组件是否尚有电源的状态不一，因此作业亦相当繁琐及不便。若采用定期全部更换，其成本将增加，因此业界需要一种解决方案，能够解决检查和更换电源的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的技术目的在于，克服现有的感测技术存在的问题，而提供一种感测装置，其所要解决的技术问题包括:借由光电转换产生供自身独立运作的电能，以进行感测作业。
[0004]本发明的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。
[0005]本发明提供的一种可利用光能转换成电能的感测装置，其包括光电转换模块、电力调整模块、感测模块与处理模块。光电转换模块用以转换光能为电能。电力调整模块用以调整电能产生电力规格。感测模块依据电能以进行感测作业以产生感测信号。处理模块依据电能而对感测信号进行处理作业。
[0006]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该电力调整模块包括模拟数字转换单元、数字模拟转换单元、稳压单元、整流单元、滤波单元与信号放大单元的至少其一。
[0007]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该光电转换模块为太阳能板或光电转换器。
[0008]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该第一处理作业包括对该第一感测信号作分析、取样、压缩与储存的至少其一。
[0009]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中更包括传输模块，连接该处理模块，该处理模块对该第一感测信号进行该第一处理作业以产生处理结果，该传输模块传输该处理结果至终端装置。
[0010]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中更包括蓄电模块，连接该光电转换模块和该电力调整模块，用以储存该光电转换模块所转换的该电能，再供电予该电力调整模块以调整该电能以产生该供电规格。
[0011]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该蓄电模块储蓄该电能，且在该电能到达电能储蓄量时，供电予该电力调整模块。
[0012]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该电能储蓄量为该第一感测模块与该处理模块运作时的必要电能能量。
[0013]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该感测装置配置于具人工光源装置的室内环境，且该光电转换模块设置于该人工光源装置下，该光源由该人工光源装置提供。
[0014]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该装置更包括:第二感测模块，连接该电力调整模块，用以依据该电能以进行感测作业产生第二感测信号；且其中该处理模块更包括连接该第二感测模块，且用以依据该电能以对该第二感测信号进行第二处理作业。
[0015]较佳的，前述的可利用光能转换成电能的感测装置，其中该第一感测模块和该第二感测模块为不同感测元件，该第一感测信号和该第二感测信号为不同感测信号。
[0016]本发明另提供一种感测装置的光能转换成电能的方法，其包含:经由光电转换模块转换光能为电能；经由感测模块在取得该电能时进行感测作业，以产生感测信号；以及经由处理模块在取得该电能时对该感测信号进行处理作业。
[0017]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中经由光电转换模块转换光能为电能的该步骤后更包括:经由电力调整模块调整该电能以符合该感测模块与该处理模块的供电规格。
[0018]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中，该电力调整模块调整该电能的方式包括模拟数字转换、数字模拟转换、稳压、整流、滤波与信号放大的至少其一。
[0019]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中该处理作业包括对该感测信号作分析、取样、压缩与储存的至少其一。
[0020]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中经由处理模块在取得该电能时对该感测信号进行处理作业的该步骤后更包括:由该处理模块对该感测信号进行处理作业以产生处理结果；以及由该传输模块传输该处理结果至终端装置。
[0021 ] 较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中经由光电转换模块转换光能为电能的步骤后更包括:经由蓄电模块储存该电能，再供电予该感测模块与该处理模块。
[0022]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中经由蓄电模块储存该电能，再供电予该感测模块与该处理模块的步骤更包括:经由该蓄电模块储存该电能，并判断该电能的储存到达该电能储蓄量时，由该蓄电模块供电予该感测模块与该处理模块。
[0023]较佳的，前述的感测装置的光能转换成电能的方法，其中该电能储蓄量为该感测模块与该处理模块运作时的必要电能能量。
[0024]借由上述技术方案，本发明的可利用光能转换成电能的感测装置及其转换方法至少具有下列优点及有益效果:本发明所提供的感测装置，其在光源下即可运作，因此感测装置不需另行配置电源，如配置电源线、配备电池或蓄电组件，可降低整体的建置成本及后续的维护的人力成本。本发明尤其适用于具有稳定、大量光源的场地，例如具有人工光源的温室。此外，本发明尚可借由电力调整模块的电能调整能力，以有效率的供电整个感测装置的元件，较能增进感测装置的运作效能。更进一步时，本发明还可借由电力调整模块以连接多个感测模块来进行感测作业，降低建置成本。
[0025]综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0026]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1绘示本发明实施例的感测装置第一种结构示意图。
[0028]图2绘示本发明实施例的感测装置第二种结构示意图。
[0029]图3绘示本发明实施例的感测装置第三种结构示意图。
[0030]图4绘示本发明实施例的感测装置的光能转换成电能的流程示意图。
[0031]图5绘示本发明另一实施例的感测装置的光能转换成电能的细部流程示意图。
[0032]【主要元件符号说明】
[0033]10 感测装置11 第一感测模块
[0034]12 第二 感测模块 13 光电转换模块
[0035]14 电力调整模块 15 处理模块
[0036]16 蓄电模块17 传输模块
[0037]20 人工光源装置30 终端装置
[0038]步骤S110-S150
【具体实施方式】
[0039]兹配合图式将本发明实施例详细说明如下。
[0040]请参阅图1绘示本发明实施例的感测装置10第一种结构示意图。此感测装置10需配置于具有光源的场地。感测装置10包括光电转换模块13、电力调整模块14、第一感测模块11与处理模块15。电力调整模块14用以连接光电转换模块13，第一感测模块11连接电力调整模块14。
[0041]光电转换模块13需配置于光源发出的光可照到的地点。光源可为自然光源或是配置于室内环境的人工光源装置20，自然光源如太阳，人工光源装置20如日光灯、灯泡、或是可发射出带有一定程度光能的光线的发光设备、装置或是组件。此光电转换模块13可为太阳能板、太阳能电池或是任一种具光电转换能力的光电转换器或组件。当光电转换模块13接收到光源发出的光时，会将光能转换为电能。
[0042]电力调整模块14连接光电转换模块13，会取得光电转换模块13转换出的电能，并调整所取得电力以产生供电规格。此供电规格是满足、或超出感测装置10的所有元件运作的电力需求，亦或是满足感测装置10运作期间，不同工作时段需使用元件于运作时需要的最低电力要求，最基本要符合感测模块与处理模块15的供电要求。经调整后的电能会符合上述的供电规格。[0043]电力调整模块14可以是模拟数字转换单元、数字模拟转换单元、稳压单元、整流单元、滤波单元与信号放大单元的其一，或是两者以上的组合，需要根据设计人员想依据何种方式来调整电能以符合供电规格的需求而定，并不设限。
[0044]第一感测模块11连接电力调整模块14以取得电能，当需进行感测作业时，即可依据取得的电能而进行感测作业。依据第一感测模块11的类型，第一感测模块11会进行对应的感测作业。如第一感测模块11可以是用来感测环境的空气成份、土壤成份、温度、湿度、照度、酸碱值、光线、红外线、体温、二氧化碳、一氧化碳、氧气浓度及声音感测…等任一种类型的感测模块。
[0045]更进一步时，第一感测模块11可以是包含一个以上的感测元件，例如温度、湿度、照度三种感测元件的组合，以一次性感测一个以上的环境数值(可为相同或不同种类)，以产生一个或以上数量的第一感测信号。
[0046]再另一些实施例中，感测装置10更可包含有第二感测模块12(图1中未显示，绘示于图2)，第二感测模块12同样连接电力调整模块14以在取得电能，当需进行感测作业时，亦依据取得的电能而进行感测作业。依据第二感测模块12类型及具有的感测元件数量，可以和第一感测模块11相同、部分相同、或是全部不同，其亦可以一次性感测一个以上的环境数值，以产生一个或以上数量的第二感测信号。其中，若第一感测模块11与第二感测模块12为相同感测元件时，第一感测信号与第二感测信号则为相同的感测信号；相反的，若第一感测模块11与第二感测模块12为不同感测元件时，第一感测信号与第二感测信号则为不同的感测信号。第一感测模块11与第二感测模块12的实体位置，可以布建在邻近位置，也可以分别布建在不同位置，以进行在不同的位置的感测作业。
[0047]处理模块15在取得电能后,会开始接收第一感测模块11传输的第一感测信号，并对接收的第一感测信号进行第一处理作业。此第一处理作业可为对第一感测信号进行分析以产生环境感测分析结果，亦或是对第一感测信号进行取样，以取出所需要样本信号，亦或是将信号借由压缩手段进行压`缩，亦或是将第一感测信号暂存于感测装置10内建或是处理模块15自有存储器的空间内。然而，第一处理作业可包括上述的“分析、取样、压缩与储存”等手段中的一种，或是两种以上的组合运用，并不设限，需要根据设计人员需求而定。而且，数据压缩手段是运用现今已知的数据压缩手段，在此不赘述。
[0048]当感测装置10包含有第二感测模块12时，处理模块15亦会接收第二感测模块12传输的第二感测信号，并对接收的第二感测信号进行第二处理作业。此第二处理作业亦包括上述的“分析、取样、压缩与储存”等手段中的一种，或是两种以上的组合运用。而且，第一处理作业与第二处理作业可为相同或不同的技术手段，需要根据设计人员需求而定。
[0049]更进一步者，第一感测模块11在取得电能后，可依据设计以自发性的进行感测作业与传输第一感测信号予处理模块15，例如设定感测时间表或依据固定的间隔时间，来进行感测作业。在另一些特定实施例中，感测时间表或固定间隔时间可储存在处理模块15，然后由处理模块15依据感测时间表或固定间隔时间，发出启动信号并传送给第一感测模块11，使得第一感测模块11可持续性进行感测作业，或是间断性进行感测作业。
[0050]第二感测模块12在取得电能后，可依据设计以自发性的进行感测作业与传输第二感测信号予处理模块15。以及，第二感测模块12可持续性进行感测作业，或是间断性进行感测作业。[0051]亦或是，处理模块15在取得电能后发送控制信号予第一感测模块11与第二感测模块12，以借由发送控制信号的时机来控制第一感测模块11与第二感测模块12的感测作业执行时机。
[0052]请参阅图2绘示本发明实施例之感测装置第二种结构示意图。与前例不同在于，感测装置10更包括蓄电模块16。此蓄电模块16可为蓄电池或是其它相类似可储存电能的储能模块、电路、装置、元件或组件。此蓄电模块16连接光电转换模块13与电力调整模块14。光电转换模块13转换出的电能会储存于蓄电模块16，再由其提供电能予电力调整模块14，以供其调整电能而产生上述供电规格。
[0053]更进一步者,蓄电模块16会持续储存此电能,直至储存的电能到达电能储蓄量时，再供电予电力调整模块14。此电能储蓄量为感测模块与处理模块15运作的必要电能能量，避免感测模块与处理模块15运作时因电能不足而运作中断。而当储存的电能低于上述电能储蓄量时，蓄电模块16即暂停供电，直到电能再次到达电能储蓄量时，再进行供电。
[0054]请参阅图3绘示本发明实施例的感测装置第三种结构示意图。与前例不同在于，感测装置10更包括传输模块17，其用以连接终端装置30。此传输模块17连接处理模块
15。处理模块15在执行(I)对第一感测信号进行第一处理作业、(2)对第二感测信号进行第二处理作业、或是执行完(I)及(2)两作业后会产生处理结果。处理模块15会通过传输模块17传输处理结果至终端装置30。此终端装置30会在取得此处理结果后进行对应性的动作，如分析、储存或是转送处理结果。传输模块17可以是一般市售有线或无线的传输装置，经由有线或无线通讯网络和终端装置30进行通讯。此为现有习知技术，在此不多作赘述。
[0055]在另一些实施例中，图2与图3揭示传输模块17与蓄电模块16可同时配置于感测装置10内。
[0056]请参阅图4绘示本发明实施例的感测装置的光能转换成电能的流程示意图。请配合图1至图3以利于了解。此方法包括:
[0057]经由光电转换模块13转换光能为电能(步骤SI 10)。光电转换模块13是配置于光源(自然光源或人工光源装置20)发出的光可照到的地点，并在接收到光源发出的光时，会将光能转换为电能。
[0058]经由感测模块在取得电能时进行感测作业，以产生感测信号(步骤S120)。如前述，第一感测模块11取得电能时进行感测作业，以产生第一感测信号。此第一感测信号会被传输至处理模块15。
[0059]经由处理模块15在取得电能时对感测信号进行处理作业(步骤S130)。如前述，处理模块15会在取得电能时开始运作，以接收第一感测信号与第二感测信号，并对第一感测信号进行第一处理作业，对第二感测信号进行第二感测作业。
[0060]由处理模块15对感测信号进行处理作业以产生处理结果(步骤S140)。处理模块15在处理第一感测信号与第二感测信号的至少其一者后，会产生处理结果，并通过传输模块17传输处理结果至终端装置30 (步骤S150)，以供终端装置30依据处理结果进行对应性的运算行为。
[0061]请参阅图图5,绘示本发明实施例中，更进一步在步骤SllO和S120之间的流程示意图。在步骤SllO和S120之间，可经由电力调整模块14调整电能以符合感测模块与处理模块15的供电规格(步骤S116)。此电力调整模块14会取得光电转换模块13转换出的电能，并调整所取得电力以产生供电规格，此供电规格是满足或超出感测装置10的各元件运作的电力需求。
[0062]更进一步者，可在步骤SllO后、步骤S116前，先进行经由蓄电模块16储存电能，再供电予感测模块与处理模块15。此步骤包括:先经由蓄电模块16储存电能(步骤S112)，接着判断储存的电能是否到达电能储蓄量(步骤S113)。当蓄电模块16储存的电能到达电能储蓄量时，由蓄电模块16供电予感测模块与处理模块15(步骤S114)。故，电能储蓄量需为感测模块与处理模块15运作时的必要电能能量。以图1为例，蓄电模块16指定的电能储蓄量至少包括处理模块15与第一感测模块11运作时必要的电能能量。以图3为例，蓄电模块16指定的电能储蓄量至少包括处理模块15、第一感测模块11、第二感测模块12与传输模块17运作时必要的电能能量。
[0063]本发明的方法可经由本发明光能转换成电能的感测装置来进行实作，本发明装置中各元件，可应用具特定逻辑电路的独特硬件装置或具特定功能的设备来实作，如将程序码和处理器/芯片整合成独特硬件或将程序码和市售可得的特定设备整合。更进一步者，本发明的方法亦可经由一般用途处理器/计算器/服务器与其它硬件来进行实作，部份元件(如处理模块)可使一般用途处理器/计算器/服务器读取储存程序码的记录媒体后执行。当程序码被一般用途处理器/计算器/服务器载入且执行时，此一般用途处理器/计算器/服务器成为用以参与本发明装置的元件，类似于应用具特定逻辑电路的独特硬件装置，以执行本发明方法的操作步骤。
[0064]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于包括: 光电转换模块，用以转换光能为电能； 电力调整模块，连接该光电转换模块，用以调整该电能以产生供电规格； 第一感测模块，连接该电力调整模块，用以依据该电能以进行感测作业产生第一感测信号；以及 处理模块，连接该电力调整模块及该第一感测模块，用以依据该电能以对该第一感测信号进行第一处理作业。
2.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该电力调整模块包括模拟数字转换单元、数字模拟转换单元、稳压单元、整流单元、滤波单元与信号放大单元的至少其一。
3.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该光电转换模块为太阳能板或光电转换器。
4.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该第一处理作业包括对该第一感测信号作分析、取样、压缩与储存的至少其一。
5.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中更包括传输模块，连接该处理模块，该处理模块对该第一感测信号进行该第一处理作业以产生处理结果，该传输模块传输该处理结果至终端装置。
6.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中更包括蓄电模块，连接该光电转换模块和该电力调整模块，用以储存该光电转换模块所转换的该电能，再供电予该电力调整模块以调整该电能以产生该供电规格。
7.如权利要求6所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该蓄电模块储蓄该电能，且在该电能到达电能储蓄量时，供电予该电力调整模块。
8.如权利要求7所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该电能储蓄量为该第一感测模块与该处理模块运作时的必要电能能量。
9.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该感测装置配置于具人工光源装置的室内环境，且该光电转换模块设置于该人工光源装置下，该光源由该人工光源装置提供。
10.如权利要求1所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该装置更包括: 第二感测模块，连接该电力调整模块，用以依据该电能以进行感测作业产生第二感测信号；且其中 该处理模块更包括连接该第二感测模块，且用以依据该电能以对该第二感测信号进行第二处理作业。
11.如权利要求10所述的可利用光能转换成电能的感测装置，其特征在于其中该第一感测模块和该第二感测模块为不同感测元件，该第一感测信号和该第二感测信号为不同感测信号。
12.—种感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于包含: 经由光电转换模块转换光能为电能； 经由感测模块在取得该电能时进行感测作业，以产生感测信号；以及经由处理模块在取得该电能时对该感测信号进行处理作业。
13.如权利要求12所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中经由光电转换模块转换光能为电能的该步骤后更包括: 经由电力调整模块调整该电能以符合该感测模块与该处理模块的供电规格。
14.如权利要求13所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中，该电力调整模块调整该电能的方式包括模拟数字转换、数字模拟转换、稳压、整流、滤波与信号放大的至少其一。
15.如权利要求12所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中该处理作业包括对该感测信号作分析、取样、压缩与储存的至少其一。
16.如权利要求12所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中经由处理模块在取得该电能时对该感测信号进行处理作业的该步骤后更包括: 由该处理模块对该感测信号进行处理作业以产生处理结果；以及 由该传输模块传输该处理结果至终端装置。
17.如权利要求12所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中经由光电转换模块转换光能为电能的步骤后更包括: 经由蓄电模块储存该电能，再供电予该感测模块与该处理模块。
18.如权利要求17所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中经由蓄电模块储存该电能，再供电予该感测模块与该处理模块的步骤更包括: 经由该蓄电模块储存该电能，并判`断该电能的储存到达该电能储蓄量时，由该蓄电模块供电予该感测模块与该处理模块。
19.如权利要求18所述的感测装置的光能转换成电能的方法，其特征在于其中该电能储蓄量为该感测模块与该处理模块运作时的必要电能能量。
【文档编号】G01D21/02GK103822660SQ201210516850
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年12月5日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】林明正, 许进顺, 黄勃程 申请人:财团法人资讯工业策进会