传感器设备和电气设备的制作方法

本公开的实施例涉及一种电气领域，尤其涉及一种传感器设备。

背景技术：

1、低功耗的传感器设备在被运行时，通常利用电流感应的方式来取电并供电。利用电流感应取电时，需要大的初级激活电流以获得适用于传感器设备的正常电能。然而，在调试、测试、维护或展览演示的情况下，提供大的激活电流是不安全且不便利的。此外，通过电流感应的方式获取的电能功率低，导致充电时间较长，因此往往无法实现对传感器设备的在线升级。那么，如果有一些软件故障或一些特征需要更新时，整个传感器可以需要被完全替换。

2、对此，为了能够安全地进行调试和维护，在常规上为传感器设备设置外部辅助供电。然而，这又需要额外的电源和布线，导致安装复杂性的增加，并且当在高压开关设备中使用时存在潜在的安全隐患。因此，期望提供一种能够解决上述技术问题的传感器设备。

技术实现思路

1、本公开提供了一种至少部分地克服上述一个或多个缺点的传感器。根据本公开的第一方面的实施例提供一种传感器设备。该传感器设备包括：供电管理单元，被配置为选择性地接收内部电能或外部电能，并向内部电路供电；端口，适于被耦接至用于提供外部电能的外部辅助电源或者感测装置；信号检测单元，其第一端被耦接至供电管理单元并且其第二端被耦接至端口，信号检测单元被配置为在端口被耦接至感测装置的情况下接收感测输入信号并输出感测输出信号；以及外部辅助电源接通单元，其第一端被耦接至供电管理单元并且其第二端被耦接至端口，外部辅助电源接通单元被配置为在端口被耦接至外部辅助电源的情况下响应于从端口接收电能，以使电能被传输至供电管理单元。

2、根据本公开的实施例，传感器设备的端口既能够被耦接至感测装置以将感测到的信号传递至信号检测单元，又能够被耦接至提供外部电能的外部辅助电源以接收外部电能并将外部电能供给至传感器设备中的内部电路，从而实现了传感器设备的端口的复用。由此，在传感器设备的维护阶段，例如软件升级时，在传感器端电后可以利用电压较低的外部电源进行供电以实现内部升级，从而不需要更换整个传感器，降低了维护成本。此外，外部电源端口和信号检测端口的复用可以减少端口的数量，同时减少布线，从而减小传感器的尺寸。

3、在一些实施例中，外部辅助电源接通单元包括：单向导通装置，其输入端被耦接至端口并且其输出端被耦接至供电管理单元，并且单向导通装置被配置为响应于从端口接收到电能而导通，以使外部电能被传输至供电管理单元。在这样的实施例中，单向导通装置和信号检测单元并联在端口与供电管理单元之间。当端口被耦接至感测装置时，单向导通装置截止，此时来自端口的信号被传输至信号检测单元。相对地，当端口被耦接至外部辅助电源时，单向导通装置导通，此时单向导通装置将端口与供电管理单元直接连接，此时来自端口的电能被直接传输至供电管理单元，以实现对供电管理单元的外部供电。

4、在一些实施例中，单向导通装置包括二极管。在这样的实施例中，二极管的阳极被耦接至端口，并且二极管的阴极被耦接至供电管理单元。当端口被耦接至外部辅助电源时，二极管的阳极被加载正电压，使得二极管导通，将外部辅助电源的电能传输至供电管理单元。

5、在一些实施例中，二极管被配置为在端口被耦接至感测装置的情况下对感测信号限幅。在这样的实施例中，当端口被耦接至感测装置进行测量时，二极管能够对端口处的感测信号进行限幅，以实现对电路的保护。

6、在一些实施例中，外部辅助电源接通单元包括：开关装置，其第一端被耦接至端口并且其第二端被耦接至供电管理单元，并且开关装置被配置为响应于端口被耦接至外部辅助电源而导通，以使外部电能被传输至供电管理单元。在这样的实施例中，开关装置为常开开关，当端口被耦接至感测装置时，开关装置断开，使得来自感测装置的感测信号被传输至信号感测单元。当端口被耦接至外部辅助电源时，开关装置闭合，将来自外部辅助电源的电能传输至供电管理单元。

7、在一些实施例中，开关装置包括：p沟道mosfet。p沟道mosfet的栅极被配置为接收控制信号，p沟道mosfet的漏极被耦接至端口，p沟道mosfet的源极被耦接至供电管理单元。p沟道mosfet被配置为响应于控制信号为高电平而截止，并且响应于控制信号为低电平而导通。在这样的实施例中，当端口被耦接至感测装置时，p沟道mosfet的栅极接收到高电平的控制信号而使p沟道mosfet截止，从而使得来自感测装置被传输至信号感测单元。当端口被耦接至外部辅助电源时，p沟道mosfet的栅极接收到低电平的控制信号而使p沟道mosfet导通，从而使得来自外部辅助电源的电力传输至供电管理单元。

8、在一些实施例中，栅极被耦接至自感应取电单元并被配置为从自感应取电单元接收控制信号，其中在自感应取电单元运行时，控制信号为高电平，并且在自感应取电单元不运行时，控制信号为低电平。在这样的实施例中，当端口被耦接至外部辅助电源时，此时自感应取电单元不运行，p沟道mosfet的栅极接收到低电平的控制信号而导通，从而使来自外部辅助电源的电能传输至供电管理单元。当自感应取电单元运行时，即外传感器设备从自感应取电单元获取电能，此时端口被耦接至感测装置并进行测量，p沟道mosfet的栅极接收到高电平的控制信号而截止，从而使来自感测装置的感测信号传输至信号检测单元。

9、在一些实施例中，栅极被耦接至控制单元并被配置为从控制单元接收控制信号，其中控制单元被配置为检测端口处的端口电压，并且响应于确定端口电压高于预定阈值而向栅极发送低电平的控制信号，并且响应于确定端口电压低于预定阈值而向栅极发送高电平的控制信号。在这样的实施例中，控制单元能够感测到端口处的电压，并在端口处的电压大于预定阈值的情况下，确定端口被耦接至外部辅助电源，并向栅极发送低电平的控制信号以使p沟道mosfet导通，从而使来自外部辅助电源的电能传输至供电管理单元。在端口处的电压小于预定阈值的情况下，控制单元能够确定端口被耦接至感测装置，并向栅极发送高电平的控制信号以使p沟道mosfet截止，从而使来自感测装置的感测信号传输至信号检测单元。

10、在一些实施例中，自感应取电单元还被耦接至供电管理单元并被配置为生成用于传输至供电管理单元的内部电能。在这样的实施例中，当传感器设备的端口不被耦接至外部辅助电源时，能够通过自感应取电单元来实现。

11、在一些实施例中，供电管理单元包括：电能转换装置，被耦接至供电管理单元并被配置为将生成的电能经过整流、稳压而转换为传感器设备的供电电能。在这样的实施例中，供电管理单元所获取的外部电能或者内部电能可能不是具有适于传感器设备内部器件的电压值或不够稳定。通过设置电能转换装置对所获取的电能进行整流、稳压、转换，能够获得适合于传感器设备的电能。

12、在一些实施例中，电能转换装置包括反向保护装置。在这样的实施例中，当端口被耦接至外部辅助电源时，来自外部辅助电源的电能被传输至供电管理单元中到达电能转换装置。此时的电能方向与电能转换装置工作时的电能方向相反，可能会导致电能转换装置的损坏。因此，通过设置反向保护装置，能够避免端口被耦接至为外部辅助电源时被损坏。

13、在一些实施例中，信号检测单元还包括：滤波装置，被配置为对感测信号进行滤波；以及缓冲装置，被配置为将经滤波装置滤波的感测信号抑制在预定电压阈值或预定电流阈值下。在这样的实施例中，通过滤波，能够抑制或消除感测信号中的干扰；通过缓冲装置，能够避免接收的电能的电压或者电流过大，从而提高传感器的精确度。

14、在一些实施例中，信号检测单元包括分压装置和输出端，并且端口包括第一端子以及第二端子，其中分压装置的第一端被耦接至供电管理单元并且第二端被耦接至第一端子以及输出端，第二端子接地。

15、在一些实施例中，感测装置包括热敏电阻，并且其中在端口被耦接至所述感测装置的情况下，分压装置的第二端被耦接至热敏电阻使得在分压装置的第二端处形成电压感测信号，电压感测信号指示由感测装置感测的温度。在这样的实施例中，感测装置通常包括可变的热敏电阻，当端口的第一端子和第二端子被耦接至感测装置时，感测装置的热敏电阻与分压装置串联在供电管理单元和地之间，并对供电管理单元提供的电力进行分压，从而产生感测信号并通过输出端将感测信号传输至控制单元，实现对温度的测量。

16、在一些实施例中，传感器设备包括一组信号检测单元、一组外部辅助电源接通单元以及一组端口，其中一组端口中的第一端口被耦接至感测装置并且一组端口中的第二端口被耦接至外部辅助电源。在这样的实施例中，传感器设备包括多个端口，每个端口都能够被复用以选择性地被耦接至外部辅助电源或者感测装置。当一个端口被耦接至外部辅助电源时，能够通过来自外部辅助电源的外部电能为传感器设备中的器件供电，以使得被耦接在另一个端口处的感测装置能够执行测量。由此提高了传感器设备在使用上的灵活性。

17、信号检测(信号检测单元可以检测电压或者电流检测信号)

18、根据本公开的第二方面的实施例提供一种电气设备。该电气设备包括根据本公开第一方面的传感器设备。电气设备例如可以是断路器、开关柜等等。传感器设备例如可以被用于检测电气设备中温升部件，例如铜排连接点、电缆连接点等等。电气设备尤其可以是铜排或者电缆接头。在此，传感器设备可以是无线传感器，其可以将高压设备中的运行参数通过无线的方式发送给运维人员。

19、应当理解，
技术实现要素：
部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。