利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量模塊,包括熱電組件，在熱電組件的頂部設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，在半導(dǎo)體制冷片的頂部設(shè)有控制電路板以及散熱片；熱電組件通過熱電組件輸出導(dǎo)線與控制電路板連接；在熱電組件的上部設(shè)有外殼，半導(dǎo)體制冷片、控制電路板以及散熱片均封裝在外殼與熱電組件之間組成的空腔內(nèi)；控制電路板通過導(dǎo)線孔與設(shè)置在外殼外的溫度傳感器連接。本實(shí)用新型通過熱電組件、半導(dǎo)體制冷片以及控制電路板的合理組合，利用環(huán)境的余熱溫度作為能量源，在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)不需要外部電源或電池供電，因此本溫度無(wú)線測(cè)量模塊的安裝、拆卸方便，不影響正常工藝操作，可用于溫度較高的工業(yè)環(huán)境，且節(jié)能環(huán)保，免維護(hù)。
【專利說明】利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線溫度測(cè)量設(shè)備，尤其是一種利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的無(wú)線測(cè)溫裝置或儀器的供電方式主要有外部電源供電、電池供電或自取能供電。
[0003]外部電源供電方式通過導(dǎo)線連接外部電源為無(wú)線測(cè)溫裝置或儀器供電，這種方式存在著供電電纜的鋪設(shè)、拆卸和維護(hù)不便的問題，有些工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中甚至?xí)绊懙秸９に嚥僮?，?dāng)測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)，此問題尤其突出。
[0004]采用電池供電的無(wú)線測(cè)溫裝置或器雖有安裝拆卸方便、易于擴(kuò)展、適于多點(diǎn)測(cè)溫較系統(tǒng)使用的特點(diǎn)，但受到普通電池使用溫度的限制，它們不適合長(zhǎng)時(shí)間近距離工作在溫度較高環(huán)境的一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)這類測(cè)溫裝置或儀器必須定時(shí)更換電池，這些缺陷使得這類測(cè)溫裝置或儀器在一些環(huán)境溫度較高場(chǎng)合的應(yīng)用受到了限制。
[0005]自取能方式主要有利用電磁感應(yīng)原理取能和利用環(huán)境溫差取能兩種。利用電磁感應(yīng)原理自附近交流磁場(chǎng)取能的無(wú)線測(cè)溫裝置或儀器適用于靠近交流電源的測(cè)溫，其使用范圍受到一定限制。環(huán)境溫差取能目前主要利用半導(dǎo)體熱電片進(jìn)行熱能-電能轉(zhuǎn)換，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，體積小，輸出電壓較大。但也存在致命的缺陷，即使用時(shí)其熱端的溫度不能過高，一般不能超過60°C，否則將造成半導(dǎo)體熱電片損壞。因此利用半導(dǎo)體熱電片實(shí)現(xiàn)取能的無(wú)線測(cè)溫裝置或儀器的應(yīng)用受到很大的限制，這種無(wú)線測(cè)溫裝置無(wú)法從溫度高于其使用范圍的設(shè)備上取能，或在較高溫度環(huán)境下使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是:提供一種利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置，它能將環(huán)境余熱轉(zhuǎn)換成電能供無(wú)線溫度測(cè)量裝置使用，解決了無(wú)線測(cè)溫裝置或儀器采用外部電源供電、電池供電或基于半導(dǎo)體熱電片自取能供電存在的問題，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量模塊，包括熱電組件，在熱電組件的頂部設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，在半導(dǎo)體制冷片的頂部設(shè)有控制電路板以及散熱片，半導(dǎo)體制冷片的熱端與熱電組件的頂面接觸，半導(dǎo)體制冷片的冷端與控制電路板以及散熱片接觸；熱電組件通過熱電組件輸出導(dǎo)線與控制電路板連接；在熱電組件的上部設(shè)有外殼，半導(dǎo)體制冷片、控制電路板以及散熱片均封裝在外殼與熱電組件之間組成的空腔內(nèi)；在外殼的頂部設(shè)有導(dǎo)線孔，控制電路板通過導(dǎo)線孔與設(shè)置在外殼外的溫度傳感器連接。
[0008]在外殼的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有隔熱層。
[0009]控制電路板的組成包括電源管理單元、溫度測(cè)量與采集單元以及無(wú)線收發(fā)單元；電源管理單元分別與熱電組件輸出導(dǎo)線、溫度測(cè)量與采集單元和無(wú)線收發(fā)單元連接，溫度測(cè)量與采集單元和無(wú)線收發(fā)單元連接。[0010]電源管理單元包括升壓型變換器和穩(wěn)壓電路，接收來自于熱電組件的電能，可向外提供4種固定電壓之一(2.35V、3.3V、4.1V或5V)，為溫度測(cè)量與采集單元，以及無(wú)線收發(fā)單元提供電能。
[0011]溫度測(cè)量與采集單元的作用是，包含信號(hào)調(diào)理電路和單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理、采集和處理功能。溫度傳感器信號(hào)由信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理至滿足采集電路輸入范圍的電壓信號(hào)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字溫度信號(hào)送至無(wú)線收發(fā)單元。
[0012]無(wú)線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)送出的數(shù)字溫度信號(hào)調(diào)制成規(guī)定的ZigBee信號(hào)發(fā)送至無(wú)線接收端。
[0013]所述的熱電組件包括熱端金屬板，在熱端金屬板的上方設(shè)有熱電偶，熱電偶的工作端焊接在熱端金屬板上、并形成焊點(diǎn)，所有的熱電偶串聯(lián)后通過熱電組件輸出導(dǎo)線與控制電路板連接；在熱電偶的上方設(shè)有冷端金屬板，在熱端金屬板與冷端金屬板之間填充有隔熱支撐層。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過熱電組件、半導(dǎo)體制冷片以及控制電路板的合理組合，利用環(huán)境的余熱溫度作為能量源，在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)不需要外部電源或電池供電，因此本溫度無(wú)線測(cè)量模塊的安裝、拆卸方便，不影響正常工藝操作，可用于溫度較高的工業(yè)環(huán)境，且節(jié)能環(huán)保，免維護(hù)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2為本實(shí)用新型的熱電組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖3為本實(shí)用新型的控制電路板的連接關(guān)系圖；
[0018]附圖4為本實(shí)用新型的工作原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型的實(shí)施例:利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括熱電組件1，在熱電組件I的頂部設(shè)有半導(dǎo)體制冷片2，在半導(dǎo)體制冷片2的頂部設(shè)有控制電路板6以及散熱片7，半導(dǎo)體制冷片2的熱端與熱電組件I的頂面接觸，半導(dǎo)體制冷片2的冷端與控制電路板6以及散熱片7接觸；熱電組件I通過熱電組件輸出導(dǎo)線3與控制電路板6連接；在熱電組件I的上部設(shè)有外殼4，熱電組件I與外殼4之間通過螺栓9進(jìn)行連接；半導(dǎo)體制冷片2、控制電路板6以及散熱片7均封裝在外殼4與熱電組件I之間組成的空腔內(nèi)，并在外殼4的內(nèi)側(cè)壁與上述組件的間隙之間設(shè)有隔熱層8 ;在外殼4的頂部設(shè)有導(dǎo)線孔5，設(shè)置在外殼4外的溫度傳感器15的傳感器導(dǎo)線穿過外殼4，與控制電路板6實(shí)現(xiàn)連接。
[0020]控制電路板6的組成如圖3所示，包括電源管理單元6-1、溫度測(cè)量與采集單元6-2以及無(wú)線收發(fā)單元6-3 ;電源管理單元6-1分別與熱電組件輸出導(dǎo)線3、溫度測(cè)量與采集單元6-2和無(wú)線收發(fā)單元6-3連接，溫度測(cè)量與采集單元6-2和無(wú)線收發(fā)單元6-3連接。
[0021]熱電組件I的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括熱端金屬板10，在熱端金屬板10的上方設(shè)有12個(gè)K型熱電偶12，每個(gè)K型熱電偶12的工作端焊接在熱端金屬板10上、并形成焊點(diǎn)11，所有的K型熱電偶12串聯(lián)后通過熱電組件輸出導(dǎo)線3與控制電路板6連接；在K型熱電偶12的上方設(shè)有冷端金屬板13，在熱端金屬板10與冷端金屬板13之間填充有隔熱支撐層14。熱端金屬板10及冷端金屬板13均采用導(dǎo)熱性良好的材料，冷端金屬板13與K型熱電偶的冷端之間需要絕緣；使用熱端金屬板10緊貼于有余熱可利用的設(shè)備上。
[0022]本實(shí)施例中，溫度傳感器15可采用熱電偶或熱電阻等。
[0023]本實(shí)用新型是利用熱電組件收集周圍環(huán)境熱能并轉(zhuǎn)換為電能，再通過控制電路板6的電源管理單元6-1將所述微小能量收集單元輸出的微小電能進(jìn)行升壓和穩(wěn)壓，為測(cè)量與采集單元和無(wú)線收發(fā)單元6-2供電，測(cè)量與采集單元6-2包含信號(hào)調(diào)理電路和單片機(jī)，負(fù)責(zé)接收溫度傳感器信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，送至AD轉(zhuǎn)換電路后由單片機(jī)采集和處理得到對(duì)應(yīng)的數(shù)字溫度信號(hào)，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字溫度信號(hào)送至無(wú)線收發(fā)單元6-3，無(wú)線收發(fā)單元6-3采用ZigBee無(wú)線通信協(xié)議將測(cè)量與采集單元6_2處理后得到的數(shù)字溫度信號(hào)發(fā)送至接收端。
[0024]控制電路板6中各單元均可通過市售的具有相應(yīng)功能的產(chǎn)品按本領(lǐng)域公知的方式進(jìn)行組裝，以實(shí)現(xiàn)上述功能。
【權(quán)利要求】
1.一種利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置，包括熱電組件(1)，其特征在于:在熱電組件(I)的頂部設(shè)有半導(dǎo)體制冷片(2)，在半導(dǎo)體制冷片(2)的頂部設(shè)有控制電路板(6)以及散熱片(7)，半導(dǎo)體制冷片(2)的熱端與熱電組件(I)的頂面接觸，半導(dǎo)體制冷片(2)的冷端與控制電路板(6)以及散熱片(7)接觸；熱電組件(I)通過熱電組件輸出導(dǎo)線(3)與控制電路板(6)連接；在熱電組件(I)的上部設(shè)有外殼(4)，半導(dǎo)體制冷片(2)、控制電路板(6)以及散熱片(7)均封裝在外殼(4)與熱電組件(I)之間組成的空腔內(nèi)；在外殼(4)的頂部設(shè)有導(dǎo)線孔(5)，控制電路板(6)通過導(dǎo)線孔與設(shè)置在外殼(4)外的溫度傳感器(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置，其特征在于:在外殼(4)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有隔熱層(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置，其特征在于:控制電路板(6)的組成包括電源管理單元(6-1)、溫度測(cè)量與采集單元(6-2)以及無(wú)線收發(fā)單元(6-3);電源管理單元(6-1)分別與熱電組件輸出導(dǎo)線(3)、溫度測(cè)量與采集單元(6-2)和無(wú)線收發(fā)單元(6-3)連接，溫度測(cè)量與采集單元(6-2)和無(wú)線收發(fā)單元(6-3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用環(huán)境余熱供電的無(wú)線溫度測(cè)量裝置，其特征在于:所述的熱電組件(I)包括熱端金屬板(10)，在熱端金屬板(10)的上方設(shè)有熱電偶(12)，熱電偶(12)的工作端焊接在熱端金屬板(10)上、并形成焊點(diǎn)(11)，所有的熱電偶(12)串聯(lián)后通過熱電組件輸出導(dǎo)線(3)與控制電路板(6)連接；在熱電偶(12)的上方設(shè)有冷端金屬板(13)，在熱端金屬板(10)與冷端金屬板(13)之間填充有隔熱支撐層(14)。
【文檔編號(hào)】G01K7/00GK203759857SQ201420135296
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】王民慧, 王武, 李秦偉 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)