一种无线无源温度传感器及空调系统的制作方法

本实用新型涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种无线无源温度传感器及空调系统。

背景技术：

目前空调对温度的调节主要依靠人为操作遥控器来设置温度，再通过空调上安装的室温、环温传感器来检测空调周围温度是否达到预设温度。这种做法过度依赖人为操作，只能采集到环境温度，无法获取最直接的人体体表温度(舒适度)信息，无法实现自动调节、使人体处于最舒适的环境。

随着技术的进步，各式各样的传感器都近皆出现。例如能够检测人体体表温度的贴片传感器，采用蓝牙等通信技术进行数据传输，这些使设备具备了移动性、便携性的特点，但大多无法摆脱电源的限制，限制了设备体积进一步缩小，无法做到真正意义上的小型化、集成化和贴皮式检测。因此需要开发一种结构简单、可靠耐用、成本低、重量轻的无线无源的温度传感器。

技术实现要素：

本实用新型解决的问题是现有技术中温度传感器受到电源限制，难以实现小型化、集成化和贴皮式检测。

为解决上述问题，本实用新型提供一种无线无源温度传感器，包括依次电连接的温度采集组件、主控芯片、无线传输组件，所述无线传输组件通过与移动终端的电感耦合来接收并分别向主控芯片和/或温度采集组件输送能量，所述主控芯片接收的信号通过所述无线传输组件传送给移动终端。无线传输组件通过与移动终端的电感耦合进行能量传输；同时温度采集组件读取到人体温度信息的电压转换数据并通过无线传输组件与移动终端进行数据交互，实现无线无源的人体温度信号检测及数据传输，移动终端进一步将转换数据传输到空调器控制器，使控制器自动调节室温，使人体达到最舒适的状态。

进一步的，所述温度采集组件包括柔性的温度传感模块及信号处理电路，所述温度传感模块、信号处理电路及主控芯片依次电连接。利用柔性温度传感模块可根据人体外形弯折延展、与人体皮肤直接接触的特性，通过温度传感模块在温度变化时电特性发生变化，获取最直接的人体体表温度信息及人体对环境温度的感知信息。所述信号处理电路对接收的信号进行放大及ad转换。

更进一步的，所述温度传感模块包括位于底部的柔性基底、电极、以及位于顶部的感温薄膜材料，所述电极覆盖在所述柔性基底上并通过连接导线与所述信号处理电路相连。通过设置指状交叉的电极结构可使电极的电阻长度在有效的暴露面积里尽可能最大，进而增加电容式传感器的极板间正对面积，提高温度传感模块的灵敏度。优选的，所述感温薄膜材料的表面设有绝缘层，起到绝缘并避免所述电极对所测物理量做出反应；优选的，其厚度约0.5-3.0μm，既避免太薄会被击穿或太厚会降低传感器的灵敏度。

进一步的，所述电极包括正电极、负电极，所述正电极、负电极为指状交叉设置。

进一步的，所述柔性基底的材质为天然橡胶、聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶以及苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚异丁烯聚合物材料中的任一种。该设置可以根据人体形状进行弯折、延展，实现更加精确的测温。

更进一步的，所述信号处理电路设在所述柔性基底上。该设置可充分利用所述柔性基底的表面空间，确保温度传感模块的性能稳定、可靠。

进一步的，所述正电极、负电极的厚度h1为0.05μm-0.25μm，所述正电极、负电极之间的最小间距为20μm-700μm。通过设置正电极、负电极之间的间距、高度h1以及正、负电极的个数，进一步提高温度传感模块的灵敏度。

更进一步的，所述无线传输组件包括相连的nfc天线和nfc芯片，所述nfc天线用于从移动终端接收能量并向移动终端传输数据。所述nfc芯片具有外围电路，其作用包括传导接收的能量。

进一步的，所述感温薄膜材料的厚度为h2，且0.04h1≤h2≤h1。所述感温薄膜材料的厚度会影响整个传感器的性能；如果太薄起不到感应环境因素的效果，太厚则会降低传感器的灵敏度。优选的，所述h2的取值范围为0.02-0.04μm。

相对于现有技术，本实用新型所述的无线无源温度传感器具有下述有益效果：

(1)本实用新型实现了无线无源的柔性温度检测，更加节能，且成本低廉，易于普及；

(2)采用具有更有延展性、便携性、适应性的柔性温度传感器，代替传统的具有硬脆性质、难以弯曲延展、检测范围受限的温度传感器；

(3)该柔性传感检测装置可根据测量条件的要求任意布置，对特殊环境与特殊信号进行精确快捷的测量，促进了传感器的小型化、智能化、集成化，在可穿戴电子设备等众多领域具有良好的发展前景；

(4)本实用新型采用小型化、无线无源的柔性温度传感器代替传统温度传感器，应用到空气系统中，可随时、随地获取最直接的人体体表温度信息，进而快速、精准地调节环境温度，使人体达到舒适的状态。

本实用新型还提供了一种空调系统，包括上述的无线无源温度传感器。所述空调系统与所述的无线无源温度传感器具有相同的有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的无线无源温度传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的柔性温度传感模块的俯视图；

图3为本实用新型实施例所述的柔性温度传感模块的侧视图；

图4为本实用新型实施例所述的空调系统信号、能量传输示意图。

附图标记说明：

1-nfc天线，2-nfc芯片，3-主控芯片，4-信号处理电路，5-温度传感模块；6-电极，61-正电极，62-负电极，7-感温薄膜材料，8-柔性基底，9-连接导线，10-温度采集组件，11-无线传输组件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种无线无源温度传感器，包括依次电连接的温度采集组件10、主控芯片3、无线传输组件11，所述无线传输组件11通过与移动终端的电感耦合来接收并分别向主控芯片3和/或温度采集组件10输送能量，所述主控芯片3接收的信号通过所述无线传输组件11传送给移动终端。当与移动终端未连接时则不检测，更加节能；检测到的数据可直接传输给移动终端或暂存后再输送。优选的，所述无线传输组件11可同时向主控芯片3以及温度采集组件10输送能量。所述主控芯片3设有外围电路。所述无线传输组件11与移动终端之间进行能量传输；同时进行，将温度采集组件10读取到人体温度信息的电压转换数据，通过无线传输组件11与移动终端的数据交互，实现无线无源的人体温度信号检测及数据传输，移动终端进一步将转换数据传输到空调器控制器，使控制器自动调节室温，使人体达到最舒适的状态。所述移动终端内设有nfc模块，包括芯片和天线，用于与无线传输组件11的能量及数据传输；所述移动终端包括智能手机及移动穿戴设备，如智能手环、智能耳机等。

所述温度采集组件10包括柔性的温度传感模块5及信号处理电路4，所述温度传感模块5、信号处理电路4及主控芯片3依次电连接。所述柔性温度传感模块5可根据人体外形弯折延展，并与人体皮肤直接接触，在温度变化时电特性发生变化，获取最直接的人体体表温度信息及人体对环境温度的感知信息。所述信号处理电路4对接收的信号进行放大及ad转换。

如图2、图3，作为本实用新型的一个示例，所述温度传感模块5包括位于底部的柔性基底8、电极6、以及位于顶部的感温薄膜材料7。做为本实用新型的一个示例，所述柔性基底8的尺寸为：40mm*20mm，感温薄膜材料7的尺寸为15mm*10mm，该尺寸也可根据实际电路大小进行调节。所述电极6包括进行指状交叉的正电极61、负电极62，所述电极6覆盖在所述柔性基底8上并通过连接导线9与所述信号处理电路4相连。通过设置指状交叉的电极结构可使所述电极6的电阻长度在有效的暴露面积里尽可能最大，进而增加电容式传感器的极板间正对面积，提高温度传感模块5的灵敏度。所述正电极61、负电极62的厚度h1为0.05μm-0.25μm，所述正电极61、负电极62之间的最小间距为20μm-700μm。通过设置正电极61、负电极62之间的间距、高度h1以及电极6的个数，进一步提高温度传感模块5的灵敏度。

所述柔性基底8为天然橡胶、聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶以及苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚异丁烯聚合物材料中的任意一种。该设置可以根据人体形状进行弯折、延展，实现更加精确的测温。优选的，所述柔性基底8为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯制备而成的透明材料。优选的，所述信号处理电路4设在所述柔性基底8上。该设置可充分利用所述柔性基底8的表面空间，确保温度传感模块5的性能稳定、可靠、实现微型化。

所述感温薄膜材料7可以是pt/nio2/fe2o3多孔纳米材料、由聚偏氟乙烯与石墨烯形成的复合材料等功能性材料，其厚度为h2，且0.04h1≤h2≤h1。优选的，所述h2的取值范围为0.02-0.04μm。所述感温薄膜材料7的厚度会影响整个温度传感模块5的性能；如果太薄起不到感应环境因素的效果，太厚则原料消耗大、降低其灵敏度。作为本实用新型的一个优选示例，所述感温薄膜材料7的表面还设有绝缘层，起到绝缘并避免所述电极6对所测物理量做出反应；优选的，其厚度约0.5-3.0μm，既避免太薄会被击穿或太厚会降低其灵敏度；

所述无线传输组件包括相连的nfc天线1和nfc芯片2，所述nfc天线1用于从移动终端接收能量并向移动终端传输数据。所述nfc芯片2具有外围电路，其作用包括传导接收的能量。

如图4所示，内置nfc模块的移动终端，通过天线之间的电感耦合，向无线传输组件11输送能量，无线传输模块11进一步将能量传递给主控芯片3和温度采集组件10；温度采集组件10上的感温薄膜材料7检测到温度变化信号；该数据通过位于柔性基底8上的电极6传输到信号处理电路4进行信号放大；经过调理后的信号在传输到主控芯片3，进行ad转换；转换后的数字信号传到无线传输组件11的nfc芯片2，再通过nfc天线1与移动终端进行数据交互并使移动终端读取到人体温度信息的电压转换数据，从而实现无线无源的人体温度信号检测、数据传输。移动终端进一步将信号传输给空调系统的主控制器，通过预置数据库算法对比解析，控制空调器根据预设的控制方法自动进行温度、风速调控，快速达到舒适状态。

实施例2

一种无线无源温度传感器，包括柔性温度传感模块5、信号处理电路4、主控芯片3、nfc芯片2、nfc天线1。所述主控芯片3、nfc芯片2分别设有外围电路。当移动终端如包含nfc模块的手机与nfc天线1靠近时，移动终端通过天线之间的电感耦合，可将能量依次传输至nfc天线1、nfc芯片2，进而给主控芯片3和/或信号处理电路4供电；同时柔性温度传感模块5检测的温度变化信号通过nfc天线1传输给移动终端，实现无线无源的柔性温度检测，极大程度上简化了硬件电路结构设计，促进该传感装置的集成化、柔性化和小型化。

所述柔性温度传感模块5包括柔性基底8、电极6、感温薄膜材料7等部分构成，实现可依人体外形随意弯折、延展的精确温度检测。所述电极6包括进行指状交叉的正电极61、负电极62，所述电极6覆盖在所述柔性基底8上并通过连接导线9与所述信号处理电路4相连。当人体或空气中温度变化时，感温薄膜材料7检测到温度变化信号；该数据通过电极6传输到信号处理电路4；经过调理后的信号传输到主控芯片3，进行ad转换；转换后的数字信号传到nfc芯片2。内置nfc模块的移动终端，通过天线之间的电感耦合，与nfc天线1、nfc芯片2发生无线数据交互以及能量传输，读取到人体温度信息的电压转换数据，实现无线无源的人体温度信号检测及数据传输；当空调主控制器接收到移动终端传输过来的电压信号后，通过预置数据库算法对比解析，控制空气调节器自动调节温度及风速，快速使人体达到舒适状态的目的。所述空调节温度方法为现有技术，在此不再进行赘述。

实施例3

本实用新型还提出一种空调系统，包括内机、外机，还包括上述的无线无源温度传感器。所述内机可以为柜机、壁挂机、吸顶机等。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。