包括传感器系统的设备组件

技术领域

本发明涉及设备组件，该设备组件包括适于测量至少一个环境参数的传感器系统。

背景技术

已知的设备组件包括电源连接、微控制器和适于测量至少一个环境参数的传感器系统，其中，微控制器适于从传感器系统获得测量结果。该设备组件具有第一工作状态和第二工作状态，使得在第一工作状态下，电力从电源连接供应到微控制器，并且在第二工作状态下，电力从电池供应到微控制器。该电源连接例如连接至配电网，并且电池仅在配电网无法向电源连接供电的情况下用作电源。

与上述已知设备组件相关联的问题之一是电池需要维护。电池用完后必须更换。如果已知的设备组件被长时间存放，则当调试设备组件时，电池有可能失效，在这种情况下在第二工作状态可用之前必须更换电池。

发明内容

本发明的目的是提供设备组件以解决上述问题。本发明的目的将通过以下描述的设备组件实现。

本发明基于以下构思：提供具有超级电容器和第二工作状态的设备组件，在第二工作状态下，电力从超级电容器供应到微控制器，并且微控制器交替处于非激活模式和激活模式。

本发明的设备组件的优点是，该设备组件在第二工作状态下的能量消耗比在第一工作状态下低。本发明的设备组件的另一个优点是超级电容器是免于维护的。

附图说明

在下文中，将参照所附的图1通过优选的实施方式更详细地描述本发明，图1示出了根据本发明的实施方式的设备组件的电路图。

具体实施方式

图1示出了设备组件的电路图，该设备组件包括电源连接101、供电单元PSU、主处理器808、微控制器2、非易失性存储器系统NVM、定时器TMR、传感器系统4、超级电容器8、电压调节器10、充电器33、第一电源链路11和第二电源链路12。

电源连接101适于电连接至电源。在实施方式中，电源连接适于电连接至交流配电网。

传感器系统4适于测量温度和湿度。传感器系统4通信地连接至微控制器2。在替选实施方式中，传感器系统适于测量至少一个环境参数，其中，至少一个环境参数包括温度、湿度、冲击、气体和/或气压。

微控制器2适于从传感器系统4获得测量结果，并将测量结果存储在非易失性存储系统NVM中。

第一电源链路11适于从电源连接101向微控制器2供电。第二电源链路12适于从超级电容器8向微控制器2供电。

设备组件具有第一工作状态和第二工作状态。在第一工作状态下，通过第一电源链路11从电源连接101向微控制器2供电，并且微控制器2处于激活模式，在激活模式下，微控制器2适于从传感器系统4获得测量结果。在第二工作状态下，通过第二电源链路12从超级电容器8向微控制器2供电，并且微控制器2交替地处于非激活模式和激活模式。

在非激活模式下，微控制器2处于微控制器2的能量消耗小于或等于激活模式下微控制器2的能量消耗的10％的状态。在另一个实施方式中，在非激活模式下，微控制器处于微控制器的能量消耗小于或等于激活模式下微控制器的能量消耗的1％的低功率状态。在另一个实施方式中，微控制器在非激活模式下处于关断状态。

因此，设备组件的能量消耗在第二工作状态下比在第一工作状态下低。

在激活模式下，微控制器2适于检测是否能够从电源连接101获得电力，并且作为对不能从电源连接101获得电力的情况的响应，将微控制器2自身转换到非激活模式。在替选实施方式中，设备组件的另一个部件适于检测是否能够从电源连接获得电力，并且作为对不能从电源连接获得电力的情况的响应，将设备组件转换到第二工作状态。

在非激活模式下，微控制器2适于检测是否能够从电源连接101获得电力，并且作为对能够从电源连接101获得电力的情况的响应，将微控制器2自身转换到激活模式。在替选实施方式中，设备组件的另一个部件适于检测是否能够从电源连接获得电力，并且作为对能够从电源连接获得电力的情况的响应，将设备组件转换到第一工作状态。

定时器TMR适于在第二工作状态期间执行接通事件，该接通事件包括将微控制器2从非激活模式切换到激活模式。定时器TMR适于在第二工作状态期间周期性地执行接通事件，其中，相继的接通事件之间的间隔在10分钟至10小时的范围内。定时器TMR包括实时时钟。在第二工作状态期间，定时器TMR由超级电容器8通过第二电源链路12供电。

在实施方式中，非易失性存储器系统被集成在微控制器中，并且传感器系统、超级电容器、定时器和微控制器被合并在同一个电路板上。

在定时器TMR将微控制器2从非激活模式切换到激活模式之后，微控制器2从传感器系统4获得测量结果，将测量结果存储在非易失性存储系统NVM中，并将微控制器2自身切换到非激活模式。在替选实施方式中，定时器适于在第二工作状态期间执行接通事件和关断事件二者，该关断事件包括将微控制器从激活模式切换到非激活模式。

只要电压调节器10的输入端处的电压保持在预定范围内，电压调节器10就适于在其输出端处自动地保持恒定电压。第一电源链路11和第二电源链路12二者共用电压调节器10。电压调节器10的输出端处的输出电压低于超级电容器8的标称电压。超级电容器8的标称电压低于通过第一电源链路11供应给电压调节器10的电压。

在实施方式中，电压调节器的输出端处的输出电压在1.5-4V的范围内，超级电容器的标称电压在2.5-5V的范围内，通过第一电源链路供应给电压调节器的电压在3-6V的范围内。

第一电源链路11包括在电源连接101与电压调节器10之间的第一二极管D1。第一二极管D1适于仅允许向电压调节器10供电。

第二电源链路12包括在超级电容器8与电压调节器10之间的第二二极管D2。第二二极管D2适于仅允许向电压调节器10供电。第二二极管D2在第一工作状态下不导通。

第一电源链路11和第二电源链路12向微控制器2提供不间断的电源。当设备组件从第一工作状态转换到第二工作状态时，第二二极管D2在第一二极管D1停止导通的同时开始导通。

微控制器2包括供电端子21和监测端子22。供电端子21是第一电源链路11的一部分，使得第一电源链路11适于通过供电端子21从电源连接101向微控制器2供电。供电端子21电连接至电压调节器10的输出端。

监测端子22在电源连接101与电压调节器10之间的检测点115处电连接至第一电源链路11。检测点115通过第一二极管D1电连接至电压调节器10的输入端。

检测点115的标称电压的绝对值高于电压调节器10的输出电压的绝对值。在实施方式中，检测点的标称电压的绝对值与电压调节器的输出电压的绝对值之间的差在0.5至2.0V的范围内。

设备组件适于通过检测监测端子22处的电压是否在预定的供应范围内，来检测是否能够从电源连接101获得电力。监测端子22不适于供电。

第一电源链路11包括在电源连接101与检测点115之间的供电单元PSU。

充电器33适于通过供电单元PSU从电源连接101对超级电容器8充电。供电单元PSU电定位在电源连接101与充电器33之间。

超级电容器8被额定为使得超级电容器8能够为设备组件的第二工作状态提供至少一周的电力。在替选实施方式中，超级电容器被额定为使得超级电容器8能够为设备组件的第二工作状态提供至少三天的电力。

供电单元PSU包括多个输出端子。供电单元PSU的第一输出端子电连接至检测点115。供电单元PSU的第二输出端子电连接至充电器33。供电单元PSU的第一输出端子的标称电压低于供电单元PSU的第二输出端子的标称电压。

充电器33是DC至DC转换器，其适于以恒定电流对超级电容器8充电，直到超级电容器8的电压达到预定电平，该预定电平的绝对值低于检测点115的标称电压的绝对值。

电源连接101适于电连接至交流电源。供电单元PSU是整流器。在电源连接适于电连接至直流电源的替选实施方式中，供电单元PSU是DC至DC转换器。

主处理器808通信地连接至微控制器2，并适于通过供电单元PSU从电源连接101获得电力。

主处理器808适于在设备组件的第一工作状态期间控制微控制器2。在设备组件的第二工作状态期间，主处理器808处于关断状态。

在设备组件的第一工作状态期间，主处理器808适于从传感器系统4获得测量结果，并且将测量结果存储在存储器系统中。在实施方式中，主处理器适于将测量结果存储在非易失性存储器系统中，其中，在第一工作状态和第二工作状态二者下测量结果都存储在同一系统中。在另外的实施方式中，微控制器适于从传感器系统获得测量结果，并且在第一工作状态和第二工作状态二者下将测量结果都存储在非易失性存储器系统中。

在实施方式中，设备组件包括具有外壳的电气设备，并且传感器系统适于测量外壳内的至少一个环境参数。在该实施方式中，在第二工作状态期间进行的测量适于在不能从电源连接获得电力的情况下监测电气设备的状况。电气设备的不利状况可能会损坏电气设备，或者在第二工作状态期间电气设备的不利状况可能在启动电气设备之前需要采取特殊措施。例如，在第二工作状态期间的高湿度和/或低温度可能需要在可以安全启动电气设备之前加热电气设备，或者至少必须延迟启动直到电气设备充分干燥和/或预热为止。

设备组件的电气设备的示例是保护继电器。在替选实施方式中，设备组件的电气设备包括另一类型的继电器、开关设备和/或转换器。开关设备的示例是断路器，并且转换器的示例是变频器。

在实施方式中，在第一工作状态期间进行的测量与在第二工作状态期间进行的测量相同，并且唯一的区别在于，在第一工作状态中执行的测量比在第二工作状态中更频繁。在另一个实施方式中，设备组件适于在第一工作状态下比在第二工作状态下测量更多的环境参数。

在另一个实施方式中，设备组件在第一工作状态中具有第一测量精度，并且在第二工作状态中具有第二测量精度，其中，第一测量精度高于第二测量精度。在示例中，在第二工作状态期间，温度值以10℃宽的温度仓(bins)存储，并且湿度值以10％ RH宽的湿度仓存储，而在第一工作状态期间，温度值以1℃宽的温度仓存储，并且湿度值以1％ RH宽的湿度仓存储。在微控制器在非激活模式和激活模式之间交替的情况下，在第二工作状态中较低的测量精度实现了显著的节能。

对于本领域技术人员明显的是，本发明的构思可以以各种方式实现。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。