一种蓝牙传感器及传感器网络的制作方法

1.本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种蓝牙传感器及传感器网络。


背景技术：

2.由于蓝牙具有工作在2.4ghz的ism(industrial，scientific and medical)频段、可以同时传输语音和数据、且有很好的抗干扰能力和低功耗等特点，因此，采用蓝牙技术构建由固定传感器节点组成的蓝牙传感器网络，是无线传感器领域内一个新兴的研究方向，可以实现信息的采集、处理和发送。
3.目前蓝牙传感器在使用过程中，大多是以传感器网络的形式出现，多个蓝牙传感器设置在不同的位置上进行全方位的信号采集，并将采集到的数据传输给处理器或控制器等。由于蓝牙传感器采集信号时获得的是信号源与蓝牙传感器自身的距离，而为了确定信号源的位置就需要知道网络中每个蓝牙传感器所在的位置，并进行对应的编码，以便在后续数据处理过程中通过知道每笔数据是由哪个位置的蓝牙传感器采集到的，进而确定信号源的具体位置。


技术实现要素：

4.申请人发现，在现有的蓝牙传感器的使用过程中，往往存在线束长，布置难，成本高的问题。申请人进一步研究发现，这是由于现有的蓝牙传感器使用过程中通常是通过级联的方式进行编码，而蓝牙传感器又常设置在不同的位置，导致出现了上述问题。
5.本实用新型的目的在于解决现有技术中蓝牙传感器线束长、布置难、成本高的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种蓝牙传感器，包括：控制电路板，控制电路板上设置有微控制器及一个或多个编码电路，编码电路包括输入端、电源端、接地端、控制端和检测端，输入端悬空或接地，电源端与电源电连接，接地端接地，控制端和检测端分别与微控制器电连接，微控制器用于控制编码电路的接通和断开，以及检测检测端的电压值，输入端悬空时检测端对应的电压值为v1，输入端接地时检测端对应的电压值为v2，其中：v1≠v2，微控制器包括传输端，传输端用于向外发送第一信号；天线，天线与控制电路板电连接；外壳，外壳套设于控制电路板的外部。
7.采用上述技术方案，蓝牙传感器在使用过程中线束短、便于布置、成本低。
8.可选地，编码电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、晶体三极管q1，晶体三极管q1 的发射极作为编码电路的电源端，与电源电连接，晶体三极管q1的基极作为编码电路的控制端，与微控制器电连接，晶体三极管q1的集电极与电阻r3、电阻r2串联后通过接地端接地，电阻r1的两侧分别作为编码电路的输入端和检测端，检测端设置于电阻r1、电阻r2、及电阻r3的电连接处，电阻r1与电阻r2的阻值不相等。
9.可选地，蓝牙传感器还包括插接件，插接件固定设置于控制电路板上。
10.本实用新型的实施方式还公开了一种适于低功耗蓝牙无钥匙进入系统的传感器
网络，包括前述任一实施方式中的蓝牙传感器，还包括：主控制器，传输端与主控制器通过总线电连接，传输端通过总线向主控制器发送第一信号，传感器网络包括m个蓝牙传感器，每个蓝牙传感器包括n个编码电路，m与n满足如下关系：2
n
≥m。
11.可选地，每个编码电路的电源端与汽车的车载电源电连接。
12.可选地，总线为lin总线。
13.可选地，沿汽车长度方向的两端以及沿其宽度方向的两端均设置有蓝牙传感器。
14.可选地，蓝牙传感器设置于汽车的金属板筋上。
15.可选地，汽车的内部也设置有蓝牙传感器。
16.可选地，m＝6，n＝3，沿汽车长度方向的两端以及沿其宽度方向的两端均设置有一个蓝牙传感器，主控制器设置于汽车的扶手箱处，汽车的内部设置有两个蓝牙传感器，其中一个蓝牙传感器设置于汽车的前排座舱处，另一个设置于汽车的后排座舱处。
附图说明
17.图1示出本实用新型一实施方式中蓝牙传感器的控制电路板的模块连接示意图；
18.图2示出本实用新型一实施方式中蓝牙传感器的立体图；
19.图3示出本实用新型一实施方式中编码电路与微控制器的电路连接示意图；
20.图4示出本实用新型一实施方式中传感器网络的连接示意图；
21.图5示出本实用新型一实施方式中应用传感器网络的汽车的俯视图；
22.图6示出本实用新型一实施方式中应用传感器网络的汽车的侧视图；
23.图7示出本实施新型一实施方式中传感器网络中蓝牙传感器的编码设置图。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设
置”、“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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
30.如图1和图2所示，本实用新型一实施方式提供了一种蓝牙传感器1，包括控制电路板11、天线(图未示出)，以及外壳12。其中，控制电路板11上设置有微控制器111及编码电路112，编码电路112包括输入端113、电源端114、接地端115、控制端116和检测端117。输入端113悬空或接地；电源端114与电源电连接，电源既可以是外接的，也可以是蓝牙传感器1自带的，本实施方式对此不作限制；接地端115接地，接地既可以是直接接地，也可以是间接接地，例如通过连接金属部件，金属部件再接地等；控制端116 和检测端117分别与微控制器111电连接，微控制器111可以是单片机等电子器件。微控制器111用于控制编码电路112的接通和断开，以及检测检测端117的电压值，输入端113 悬空时检测端117对应的电压值为v1，输入端113接地时检测端117对应的电压值为v2，其中：v1≠v2，微控制器111包括传输端118，传输端118用于向外发送第一信号。传输端118可以根据微控制器111检测到的检测端117对应的电压值，向外发送第一信号，第一信号既可以包含微控制器111根据检测到的检测端117的电压值而得到的电平信息，也可以包含微控制器111根据检测到的电压值得出蓝牙传感器1对应编码而得到的编码信息等，本实用新型对此不作限制。天线与控制电路板11电连接；外壳12套设于控制电路板 11的外部。
31.在本实施方式中，天线与控制电路板11电连接，用于将检测采集到的信号源信息传递到微控制器111。外壳12套设于控制电路板11的外部，用于容纳控制电路板11，保持结构的稳定性。通过在蓝牙传感器1的控制电路板11上设计对应的编码电路112，将编码电路112的输入端113设计为悬空或接地，并使用微控制器111检测蓝牙传感器1中编码电路112对应检测端117的电压，由于v1≠v2，因此可以根据检测到的电压值的不同，判断对应的蓝牙传感器。以下将例举几个实施例对蓝牙传感器的编码判断以及传输端传输第一信号进行说明。
32.在一实施例中，可以将两个蓝牙传感器1对应的位置进行编码，将位于a点的蓝牙传感器1编码为0，输入端113设计为悬空，此时该蓝牙传感器1检测端117对应的电压值为v1，位于b点的蓝牙传感器1编码为1，输入端113设计为接地，则对应的检测端117 电压值为v2。因此，当两个蓝牙传感器1在进行信号源信息采集和传输的过程中，微控制器111能够根据检测端117电压值是v1还是v2判断出对应的蓝牙传感器1，即得出蓝牙传感器1的编码是0还是1，所在的位置是a点还是b点。在本实用新型的另一些实施例中，微控制器111还可以仅检测检测端117的电压值，而不判断蓝牙传感器1对应的编码，传输端118根据电压值向外发送包含对应电平信息的第一信号，由其他设备，如主控制器，在接收到第一信号后判断蓝牙传感器1对应的编码。可以理解的是，只要v1≠v2，即可以根据检测到的不同电压值，通过区分来判断输入端113对应的状态是悬空还是接地。而由于在实际使用过程中，电压值的测量可能存在偏差，具体的区分可以是通过设定阈值范围，例如可以是当电压值：v1-n≤u≤v1+m，认定为此时的电压值近似为v1，即该蓝牙传感器编码为0，位于a点，当电压值：v2-n≤u≤
v2+m，认定此时电压值近似为v2，即该蓝牙传感器编码为1，位于b点。也可以是直接设定当u≥l时即认定此时电压值近似为v1，u <l时认定此时电压值近似为v2，还可以采用其他区分设计，只要能对输入端113为悬空还是接地进行区分和判断即可，具体的编码电路结构和输入端状态区分可以根据实际的需要进行设计，本实用新型对此不作限制。根据微控制器111设计的不同，微控制器111检测得到的可以是具体的模拟电压值，也可以是转化后的0或1等数字信号，本实用新型对此不作限制。
33.在一实施例中，当一个蓝牙传感器1的天线检测到目标信号源时，此时微控制器111 检测到检测端117的电压是v2，能够判断出该蓝牙传感器1对应的编码为1。这使得微控制器111在向外发送信号，进行数据的传输过程中，可以将采集到的目标信号源信息以及蓝牙传感器1的编码信息打包生成第一信号，由传输端118一起传输出去。此时接收端即可以获得“编码为1的蓝牙传感器检测到了目标信号源信息”这一信息，具体的目标信号源信息可以是信号源距离检测到的蓝牙传感器的距离等信息，接收端可以是主控制器等设备，接收端可以根据编码信息得到蓝牙传感器1所在的位置，并进一步得到目标信号源的位置。
34.在一实施例中，当一个蓝牙传感器1的天线检测到目标信号源时，此时微控制器111 检测到检测端117的电压是v2。微控制器111在向外发送信号，进行数据的传输过程中，可以将采集到的目标信号源信息以及电压值对应的电平信息打包后，作为第一信号由传输端118一起传输出去。其中，电平信息有多种形式，当蓝牙传感器1仅包含一个编码电路 112时，电平信息可以是模拟电压v2，也可以是转化后的0或1等数字信号。当蓝牙传感器1包含多个编码电路112时，电平信息可以包含每个编码电路112对应的检测端的电压值。接收端可以根据第一信号中的电平信息得到蓝牙传感器1对应的编码，并进一步得到蓝牙传感器1所在的位置，最终结合目标信号源信息得到目标信号源的位置。
35.在一实施例中，结合图4，可以理解的是，传输端118还能够接收其他设备如主控制器2发送的第二信号。因此，还可以在主控制器2跟蓝牙传感器1第一次通信时，由主控制器2根据第一信号中的电平信息判断对应的编码，并将编码通过第二信号分配给蓝牙传感器1，后续即可以继续保持相应的编码通信。
36.在使用过程中，本实施方式中的蓝牙传感器1的输入端113只需要根据设计的编码悬空或接地，结构简单，便于布置，实现容易。采用该技术方案，不需要像现有技术中那样，为了确定蓝牙传感器的位置，将多个蓝牙传感器级联之后再与接收端连接，从而解决了由于级联时需要将蓝牙传感器之间连接起来，需要用到的线束多、布置难、成本高的问题。尤其是对于蓝牙传感器数量较多的应用场景，通过级联的方式进行编码存在对编码时间和顺序要求很高的问题，一旦当某个蓝牙传感器出现故障断开或后期要更换，则整个传感器网络都需要重新布置和编码，维护成本高昂。
37.采用上述技术方案，蓝牙传感器在使用过程中线束短、便于布置、成本低。
38.如图3所示，本实用新型的另一实施方式提供了一种蓝牙传感器1，可选地，包括多个编码电路112，能够实现多传感器网络的编码配置。其中，相对于前述实施方式，每个编码电路112包括电阻r1、电阻r2、电阻r3，以及晶体三极管q1。晶体三极管q1的发射极作为编码电路112的电源端114，与电源电连接；晶体三极管q1的基极作为编码电路 112的控制端116，与微控制器111电连接；晶体三极管q1的集电极与电阻r3、电阻r2 串联后通过接地端115接地；电阻r1的两侧分别作为编码电路112的输入端113和检测端117。检测端117设置于
电阻r1、电阻r2、及电阻r3的电连接处，电阻r1与电阻r2 的阻值不相等。在本实施方式中，通过使用三极管、电阻这些常见的电路器件完成了编码电路112的设计。在本实施方式公开的蓝牙传感器中，设电源端的电压值为vbd，则输入端悬空时，检测端对应的v1＝vbd*r2/(r2+r3)，输入端接地时检测端对应的v2＝ vbd*r1/(r1+r3)。因此，只要r1与r2阻值不相等，即可保证v1≠v2，结构简单，易于装配。
39.如图2所示，本实用新型又一实施方式还提供了一种蓝牙传感器1，相对于前述实施方式，还包括插接件13，插接件13固定设置于控制电路板11上。本实施方式中的蓝牙传感器便于使用过程中的蓝牙传感器的固定和供电接入。
40.如图4-图6所示，本实用新型还提供了一种适于低功耗蓝牙无钥匙进入系统的传感器网络，包括前述任一实施方式中的蓝牙传感器1，还包括：主控制器2，传输端118与主控制器2通过总线电连接，传输端118通过总线向主控制器2发送第一信号，传感器网络包括m个蓝牙传感器1，每个蓝牙传感器1包括n个编码电路112，m与n满足如下关系： 2
n
≥m。随着人们生活水平的提高，汽车已成为人们生活中不可缺少的一部分，由此带来对汽车的操作便利性、舒适性的要求也逐步提高，传统的遥控开锁功能已渐渐被无钥匙进入及启动系统代替。并且，无钥匙进入及启动系统近年来也从传统的基于rf/lf的方式逐渐向基于低功耗蓝牙的方式发展，以形成新的基于低功耗蓝牙的无钥匙进入和启动系统(blepeps)。
41.在一实施例中，以汽车的ble peps系统为例，蓝牙传感器1与主控制器2之间相互配合，共同组成传感器网络。由蓝牙传感器1来感知检测相应的目标信号源，即作为汽车钥匙的智能设备，如手机、电子钥匙、智能手环等，以及智能设备与检测蓝牙传感器1之间的距离，主控制器2根据通过总线接收到的蓝牙传感器1的传输端118发送的第一信号中的信息，来判断对应智能设备的位置，从而实现智能进入和/或启动等功能。主控制器2 的位置可以根据需要进行设计，本实施例对此不作限制。总线既可以是lin线，也可以是 can线。传感器网络包含有m个蓝牙传感器1，与每个传感器上的编码电路112的数量n 满足：2
n
≥m的关系，从而保证了能够通过设计每个编码电输入端113的状态，完成每个蓝牙传感器1的编码，将编码与蓝牙传感器1及其放置位置一一对应。因此，主控制器2 能够根据接收到的第一信号中对应的蓝牙传感器1的电平信息或编码信息确定该蓝牙传感器1的位置，并进一步根据智能设备与该蓝牙传感器1之间的距离，确定智能设备的位置。对于汽车而言，当蓝牙传感器1的输入端113需要接地时，只需用线束连接到车身的金属板筋上即可。因此，采用本实用新型的任一实施方式，不需要像现有技术中那样，为了确定蓝牙传感器的位置，将多个蓝牙传感器级联之后再与主控制器连接。由于级联时需要将蓝牙传感器之间连接起来，因此需要用到的线束多、布置难、成本高，为了完成级联往往不仅仅需要使用can线，还需要使用lin线，成本高昂。也不需要使用额外的i/o口来完成主控制器与蓝牙传感器之间的数据传输，使用一根总线即可完成。尤其是当传感器网络需要多方位布置蓝牙传感器时，现有技术中的蓝牙传感器需要大量的线束绕应用传感器网络的设备，如汽车完成级联，且对编码时间和顺序要求很高，一旦当某个蓝牙传感器1出现故障断开或后期要更换，则整个传感器网络都需要重新布置和编码，维护成本高昂。在本实施方式中，当蓝牙传感器1中存在多个编码电路112时，编码电路112的具体结构，例如电阻的选取等可以相同，也可以不同，可以根据设计的需要进行选择。优选地，所有编码电路112的具体结构都保持一致，从而能够提升微控制器111检测电压时的稳定性。
42.本实施方式所公开的传感器网络，实现了蓝牙传感器结构简单，使用过程中线束短、便于布置、成本低，便于传感器网络的布局和设计，尤其适用于低功耗蓝牙无钥匙进入系统。
43.本实用新型的另一实施方式提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，每个编码电路112的电源端114与汽车的车载电源电连接。本实施方式中，通过车载电源为编码电路112提供稳定的电压，因此蓝牙传感器无需内设电源，便于减小蓝牙传感器的体积，也无需设置额外的电源来供电，减少了成本。车载电源的额定电压可以是12v、36v等，本实施方式对此不作限制。
44.本实用新型的又一实施方式提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，总线为lin 总线。lin线作为总线的一种，具有成本低的效果，对于汽车的蓝牙传感器网络而言，采用lin线既能够保证功能的实现，又降低了成本。在本实用新型的另一实施方式中，总线为can线，对于后续功能扩展要求较高的汽车，采用can线更为合适，便于进行功能扩展。
45.如图5所示，本实用新型的另一实施方式提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，沿汽车长度方向(图示x方向)的两端以及沿其宽度方向(图示y方向)的两端均设置有蓝牙传感器1。在实际应用过程中，由于汽车摆放位置的不同以及地理环境的差异，智能设备靠近汽车的路线往往是不确定的。因此，当在汽车前后左右均设置蓝牙传感器1 时，能够从多个方位全面感知智能设备的靠近，便于汽车及时进入准备状态，提升汽车blepeps系统的性能，提升了用户体验。
46.如图5和图6所示，本实用新型的又一实施方式提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，蓝牙传感器1可设置于汽车的金属板筋上。蓝牙传感器1的编码电路112对应的输入端113状态为悬空或接地，对于接地而言，由于汽车的结构使得汽车的车身上一般都设置有大面积的金属板筋，因此将蓝牙传感器设置在汽车的金属板筋上，能够简单轻松地实现就近接地，减少了线束的数量和长度，降低了成本。
47.如图5和图6所示，本实用新型的另一实施方式提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，汽车的内部也可设置有蓝牙传感器1。通过在汽车内外均设置蓝牙传感器1，外部的蓝牙传感器能够用来感知授权的智能设备，当智能设备靠近汽车在预设范围之内，汽车便实现自动开门，当智能设备离开预设范围，则车门自动锁紧。而内部的蓝牙传感器能够感知智能设备是否在车内，以及在车对应的位置，实现汽车的启动，或智能设备的遗忘提醒等功能。在本实施方式中，通过在汽车内外均设置蓝牙传感器，通过一个主控制器 2即能够完整实现汽车的自动开门和启动等功能，提升了用户体验。
48.如图4-图6所示，本实用新型的又一实施方式还提供了一种传感器网络，相对于前述实施方式，m＝6，n＝3，沿汽车长度方向的两端(图5示x方向)以及沿其宽度方向(图5 示y方向)的两端均设置有一个蓝牙传感器1，主控制器2设置于汽车的扶手箱处。可以理解的是，汽车的扶手箱常设置在前排座舱的座椅中间。汽车的内部设置有两个蓝牙传感器1，其中一个蓝牙传感器1设置于汽车的前排座舱处，另一个设置于汽车的后排座舱处。对于普通汽车，尤其是ble peps系统应用较多的轿车而言，六个传感器已经能够满足设计的需要，因此，m＝6能够节约成本。且对于m＝6时，n＝3，编码电路112已经能够满足蓝牙传感器1的编码要求，不设置更多数量的编码电路112，能节约成本，简化结构，且减小了蓝牙传感器1的体积。
49.每个蓝牙传感器1均设置有3个编码电路，即包含3个输入端，分别为输入端一、输入端二、输入端三。具体的编码和设置可以有多种，在一实施例中，可以如图7所示，参照图7中的编码，最多可完成对8个蓝牙传感器的设置和编码。在本实施例中，可从8个编码设置中任意选取6个，剩余2个待后续拓展时对应使用。其中，汽车外部的前后左右分别设置有一个蓝牙传感器1，用于感知智能设备的位置，打开或锁紧车门。汽车内部的两个蓝牙传感器1，主要用于检测智能设备是否已放置在车内，从而启动汽车。将汽车主控制器2设置于扶手箱处，内部的一个蓝牙传感器1设置在前排座舱处，另一个蓝牙传感器1设置在后排座舱处，既能够感知车内的智能设备，又能够减少主控制器2和蓝牙传感器1之间的线束长度，便于布置，节约成本。且通过一头一尾的蓝牙传感器能够完整检测到车内的智能设备，提升用户的使用体验。
50.虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。