一种带有柔性太阳能电池的球形探测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种带有柔性太阳能电池的球形探测器。使用本发明能够将太阳能转换为电能存储以实现系统的自供电，并可在野外环境下完成声光探测的功能。其中，本发明采用柔性太阳能电池板和蓄电池供电，实现了探测器的自供电，并且利用柔性太阳能电池板弹性强的特点，采用球形柔性太阳能电池板包裹传感器，从而最大效率地利用太阳能；同时，在矩形框架两端分别设有电机，通过左右电机分别带动左右半球运动，当左右电机差分驱动时，球形探测器可以走动，实现探测器的探测的自主性、灵活性。本发明可用于有太阳光的室外或光线充足比较空旷的室内，并能应用于昼夜温差较大的场合，功耗低，灵敏度高。
【专利说明】一种带有柔性太阳能电池的球形探测器
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线传感器【技术领域】，具体涉及一种带有柔性太阳能电池的球形探测器。
【背景技术】
[0002]无线传感器网络中无线传感器的长时间能源自主供给问题是限制无线传感器网络应用的瓶颈。目前采用的电池供电、优化降耗等方法无法真正解决该问题，需要开展无线传感器自能源技术以及转换控制技术的研究，从而降低成本，拓展使用和部署范围。
[0003]球形传感器相对于普通传感器而言，具有灵活和抗碰撞的特点。但目前球形探测器多是采用锂电池供电，难以持久维持探测器野外供电需要。目前的太阳能供电的无线传感器模块，如EnOccean太阳能供电无线传感器模块，多是采用刚性太阳能电池板，无法提供太阳能的最大利用率，也无法满足结构方面的需要。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种带有柔性太阳能电池的球形探测器，能够将太阳能转换为电能存储以实现系统的自供电，并可在野外环境下完成声光探测的功能。
[0005]本发明的带有柔性太阳能电池的球形探测器，包括左半球壳、右半球壳、4个直角框架、I个矩形框架、2套支撑机构、2个电机、声音传感器、筛网、光学传感器、光学玻璃、传感器电路板、控制电路板、蓄电池和天线；
[0006]其中，左半球壳和右半球壳为外层和内层双层结构，夕卜层为透明塑料纤维，内层为柔性太阳能电池板；左半球壳和右半球壳分别采用两个直角框架进行固定，其中，直角框架的支撑端与内层的内表面固定，两个直角框架之间留有矩形框架的安装空间；球壳上设有采集孔，直角框架的直角对面的柔性太阳能电池板上设有光学传感器，光学传感器对应的外层上设有光学玻璃；声音传感器安装在内层内部，与采集孔相对应，采集孔对应的外层处设有筛网；直角框架上设有传感器电路板，传感器电路板与声音传感器、光学传感器连接；探测器中部设有矩形框架，矩形框架左右两端分别固定连接I套支撑机构；其中，支撑机构包括支撑座、支撑套、电机支板和轴承，其中，支撑套固定连接在矩形框架上，电机支板与支撑套靠近矩形框架的一端固定连接，电机支板上设有孔，电机的外壳固定在电机支架上，电机轴穿过电机支板上的孔与支撑座固定连接；支撑座的前端通过轴承与支撑套连接；支撑座的底面与探测器的内层内表面固定连接；
[0007]矩形框架上设有控制电路板、蓄电池和天线，其中，蓄电池与控制电路板、柔性太阳能电池板、电机、声音传感器和光学传感器连接，天线位于左、右半球之间，与传感器电路板连接。
[0008]其中，柔性太阳能电池板型号为XD0.85，声音传感器型号为377A02，传感器电路板型号为STM100。
[0009]有益效果:[0010](I)本发明采用柔性太阳能电池板和蓄电池供电，实现了探测器的自供电，并且利用柔性太阳能电池板弹性强的特点，采用球形柔性太阳能电池板包裹传感器，从而最大效率地利用太阳能，同时，采用外层透明塑料纤维保护太阳能电池板，防止太阳能电池板磨损，采用筛网和光学玻璃保护声音传感器和光学传感器不被磨损。
[0011](2)在矩形框架两端分别设有电机，通过左右电机分别带动左右半球运动，当左右电机差分驱动时，球形探测器可以走动，实现探测器的探测的自主性、灵活性。
[0012](3)本发明可用于有太阳光的室外或光线充足比较空旷的室内，并能应用于昼夜温差较大的场合，功耗低，灵敏度高。
[0013](4)本发明还可以利用光学传感器获取光强大小，控制电机运动到光强大的地方进行充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为带有柔性太阳能电池的球形探测器俯视剖面图。
[0015]其中，1-左半球壳，2-右半球壳，3-外层，4-内层，5-直角框架，6_矩形框架，7_支撑座，8-支撑套，9-电机支板，10-轴承，11-电机，12-采集孔，13-声音传感器、14-筛网，15-光学传感器，16-光学玻璃，17-传感器电路板，18-控制电路板，19-蓄电池，20-天线。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0017]本发明提供了一种带有柔性太阳能电池的球形探测器，如图1所示，包括左半球壳1、右半球壳2、4个直角框架5、I个矩形框架6、2套支撑机构、2个电机11、声音传感器13、筛网14、光学传感器15、光学玻璃16、传感器电路板17、控制电路板18、蓄电池19和天线20。
[0018]左右半球对称布置，内部结构对称，以右半球为例，右半球壳2为外层3和内层4双层结构，内层4为柔性太阳能电池板，用于将太阳能转换为电能，外层3为透明塑料纤维，用于保护太阳能电池板，防止其磨损；右半球壳2采用两个直角框架5进行固定支撑，其中，直角框架5的支撑端与内层4的内表面固定，两个直角框架5之间留有矩形框架6的安装空间。球壳上设有采集孔12，直角框架5的直角对面的柔性太阳能电池板上设有光学传感器15,在光学传感器15对应的右半球壳外层上设有光学玻璃16,以便光学传感器米集光照并保护光学传感器；声音传感器13安装在内层4的内部，与采集孔12相对应，采集孔对应的外层3处设有筛网14,以便声音传感器米集声音并保护声音传感器；直角框架5上设有传感器电路板17，传感器电路板17与声音传感器13、光学传感器15连接，用于处理采集的声光信号。
[0019]在球形探测器中部设有矩形框架6，矩形框架6左右两端分别固定连接I套支撑机构，支撑机构的另一端与球壳内层固定连接。
[0020]其中，支撑机构包括支撑座7、支撑套8、电机支板9和轴承10，其中，支撑套8固定连接在矩形框架6上，电机支板9与支撑套8靠近矩形框架6的一端固定连接，电机支板9上设有孔，电机11的外壳固定在电机支架9上，电机轴穿过电机支板9上的孔与支撑座7固定连接；支撑座7的前端通过轴承10并与支撑套8连接；支撑座7的底面与探测器的内层内表面固定连接。
[0021]矩形框架6上设有控制电路板18、蓄电池19和天线20，其中，蓄电池19与控制电路板18、柔性太阳能电池板、电机11、声音传感器13和光学传感器15连接,在控制电路板17的控制下对柔性太阳能电池板转换的电能进行存储，并对声音传感器13、光学传感器15和电机11提供电源，实现探测器的自供电。天线20与传感器电路板17连接，位于左、右半球之间，指向天空，用于收发声光传感器采集的信号。
[0022]当电机在控制电路板18的控制下运转时，电机轴带动支撑座7旋转，进而使右半球壳2旋转，当左右电机差分驱动时，左右半球即可以走动，实现野外环境下声光自主探测的功能。
[0023]其中，传感器电路板采用EnOcean公司推出太阳能供电的无线传感器模块STM100 ；选取XD0.85型号的柔性太阳能电池板，其最大功率为0.85W，周围温度为-20-40°C，电池运行温度为-20-90°C ;选用377A02型号的声音传感器，它是1/2英寸自由场精密声音传感器，灵敏度为50mV/Pa，频响在3.15_20kHz之间，动态范围为148dB，工作温度在-40-150°C之间，直径为13.2mm，极化电压为OV ;选用成本低廉且功耗较低的CMOS光电传感器；选用价格便宜、能耗低的直流电机；本发明可用于有太阳光的室外或光线充足比较空旷的室内，并能应用于昼夜温差较大的场合，功耗低，灵敏度高。
[0024]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带有柔性太阳能电池的球形探测器，其特征在于，包括左半球壳(I)、右半球壳(2)、4个直角框架(5)、1个矩形框架(6)、2套支撑机构、2个电机(11)、声音传感器(13)、筛网(14)、光学传感器(15)、光学玻璃(16)、传感器电路板(17)、控制电路板(18)、蓄电池(19)和天线(20)； 其中，左半球壳(I)和右半球壳(2)为外层(3)和内层(4)双层结构，外层(3)为透明塑料纤维，内层(4)为柔性太阳能电池板；左半球壳(I)和右半球壳(2)分别采用两个直角框架(5)进行固定，其中，直角框架(5)的支撑端与内层(4)的内表面固定，两个直角框架(5)之间留有矩形框架(6)的安装空间；球壳上设有采集孔(12)，直角框架(5)的直角对面的柔性太阳能电池板上设有光学传感器(15)，光学传感器(15)对应的外层上设有光学玻璃；声音传感器(13 )安装在内层(4)内部，与采集孔(12 )相对应，采集孔对应的外层(3 )处设有筛网(14);直角框架上设有传感器电路板(17)，传感器电路板(17)与声音传感器(13)、光学传感器(15)连接；探测器中部设有矩形框架(6)，矩形框架(6)左右两端分别固定连接I套支撑机构；其中，支撑机构包括支撑座(7 )、支撑套(8 )、电机支板(9 )和轴承(10 )，其中，支撑套(8 )固定连接在矩形框架(6 )上，电机支板(9 )与支撑套(8 )靠近矩形框架(6 )的一端固定连接，电机支板(9)上设有孔，电机(11)的外壳固定在电机支架(9)上，电机轴穿过电机支板(9 )上的孔与支撑座(7 )固定连接；支撑座(7 )的前端通过轴承(10 )与支撑套(8 )连接；支撑座(7)的底面与探测器的内层内表面固定连接； 矩形框架(6)上设有控制电路板(18)、蓄电池(19)和天线(20)，其中，蓄电池(19)与控制电路板(18)、柔性太阳能电池板、电机(11)、声音传感器(13)和光学传感器(15)连接，天线(20)位于左、右半球之间，与传感器电路板(17)连接。
2.如权利要求1所述的带有柔性太阳能电池的球形探测器，其特征在于，所述柔性太阳能电池板型号为XD0.85。
3.如权利要求1所述的带有柔性太阳能电池的球形探测器，其特征在于，所述声音传感器型号为377A02。
4.如权利要求1所述的带有柔性太阳能电池的球形探测器，其特征在于，所述传感器电路板型号为STM100。
【文档编号】G01J1/42GK103743478SQ201310752154
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】陈杰, 李佳洪, 邓方, 张乐乐, 李凤梅, 樊欣宇, 李勇, 顾晓丹, 关胜盘, 代凤驰, 赵勇立 申请人:北京理工大学