一种螺栓式无源测温装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种螺栓式无源测温装置。


背景技术：

2.随着生产以及生活水平的提高，对于环境条件的要求也逐渐提高。例如，环境温度、湿度等参数可对生活场所舒适度、生产场所产品良率产生直接的影响，因此做好环境条件的监测非常重要。
3.但是常用的环境监测装置通常采用专用的电源为其供电，且需通过专用的配套设施进行布点安装，拆、装较为麻烦，尤其是需进行多点布点安装时，工作效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种螺栓式无源测温装置，其可通过自带的螺纹安装结构进行快捷地拆装，且无须配备专用的外接电源模块，接入被测环境电路中的交流或直流取电点即可进行工作，安装简单、环境适应性强。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种螺栓式无源测温装置，包括壳体以及设置在壳体内的测温电路和微型天线，所述测温电路与天线通信连接，所述壳体的外部设有螺纹安装结构，所述测温电路的取电端贯穿壳体、连接外部环境的取电点。
7.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
8.优选的，所述螺纹安装结构为设置在壳体上内凹的螺纹安装孔，所述螺纹安装孔为盲孔。
9.优选的，所述壳体朝向螺纹安装孔内设有第一出线孔，所述螺纹安装孔的孔壁上设有第二出线孔，所述测温电路的取电端依次贯穿第一出线孔和第二出线孔。
10.优选的，所述测温电路包括无源供电单元以及测温单元，所述无源供电单元的输入端即所述取电端，所述无源供电单元的输出端与测温单元供电连接，所述测温单元的通信端与所述天线通信连接；
11.所述无源供电单元用于将外部取电点的电源进行转换后为测温单元供电；
12.所述测温单元用于检测环境温度，并将检测得到的温度数据通过天线发出，还用于接收天线收回的控制信号。
13.优选的，所述无源供电单元包括整流模块和电压转换模块，所述整流模块的输入端连接壳体外部的取电点，整流模块的输出端负极接地，整流模块的输出端正极vcap连接所述电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端连接测温单元的供电端。
14.优选的，所述整流模块包括整流桥bridge与滤波电容c1，整流桥bridge的两个输入端对应连接外部环境的取电点flat1和flat2，整流桥bridge的输出端正极输出直流电压，整流桥bridge的输出端负极接地，所述滤波电容c1一端连接整流桥bridge的输出端正极、其另一端接地。
15.优选的，所述电压转换模块包括电压比较器u3和boost升压模块，所述电压比较器u3内设有参考电压vref，所述电压比较器u3的输入端同时连接整流模块的输出端正极vcap以及boost升压模块的输出端vout，所述电压比较器u3的输入端与输出端之间跨接保护电阻r3，电压比较器u3的输出端设有串联的下拉电阻r4和r5；
16.所述boost升压模块包括boost升压芯片u1、电感l1、电容c4～c5和电阻r6，所述电压比较器u3的输出端连接所述boost升压芯片u1的使能端en，所述boost升压芯片u1的输入端连接整流模块的输出端正极、且所述boost升压芯片u1的输入端设有滤波电容c4，boost升压芯片u1的bst引脚和sw引脚之间串联自举电容c5，电感l1的一端连接boost升压芯片u1的bst引脚、另一端作为所述boost升压模块的输出端vout，boost升压芯片u1的ron引脚通过下拉电阻r6接地。
17.优选的，所述测温单元包括内部集成了温度传感器、微处理器与射频电路的测温芯片u2，还包括天线插座p1，所述天线插接在天线插座p1上；测温芯片u2的天线接口ant连接天线插座p1，测温芯片u2的电源输入端vcc连接所述boost升压模块的输出端vout，所述测温芯片u2的电源反馈端fb连接boost升压芯片u1的电压反馈引脚fb，所述测温芯片u2的复位引脚nrst串联电阻r2后连接整流模块的输出端正极vcap，测温芯片u2的复位引脚nrst还串联滤波电容c3后接地。
18.优选的，所述无源供电单元还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括指示灯led、电阻r1和电容c2，所述指示灯led的阳极串联电阻r1后接入整流模块的输出端正极vcap、指示灯led的阴极接地，电容c2的两端分别连接整流模块的输出端正极vcap和地。
19.优选的，所述壳体包括底座和罩壳，所述底座与罩壳通过螺纹连接形成容置空间，所述螺纹安装结构设置在所述底座上，所述测温电路和微型天线在所述容置空间内分层设置；所述罩壳与底座的连接区域设有环形密封圈。
20.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种螺栓式无源测温装置，其可通过自带的螺纹安装结构进行快捷地拆装，且无须配备专用的外接电源模块，对接入的电源要求较低，接入被测环境电路中的交流或直流取电点即可进行工作，安装简单、环境适应性强。
附图说明
21.图1为本实用新型整体结构示意图；
22.图2为本实用新型剖视图；
23.图3为本实用新型内部结构示意图；
24.图4为本实用新型内部结构组成框图；
25.图5为本实用新型的整流模块电路原理图；
26.图6为本实用新型的比较器电路原理图；
27.图7为本实用新型的boost升压模块电路原理图；
28.图8为本实用新型的测温单元电路原理图；
29.图9为本实用新型的电源指示电路原理图。
30.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
31.1、壳体，101、底座，101a、螺纹安装孔，101b、第一出线孔，101c、第二出线孔，102、
罩壳，103、环形密封圈，2、天线，3、测温电路，301、无源供电单元，302、测温单元。
具体实施方式
32.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
33.如图1～3所示，本实施例提供一种螺栓式无源测温装置，包括壳体1以及设置在壳体1内的测温电路3和微型天线2，所述测温电路3与天线2通信连接，所述壳体1的外部设有螺纹安装结构，所述测温电路3的取电端贯穿壳体1、连接外部的低压取电点。
34.为了解决现有技术存在的问题，本实施例提供的无源测温装置可直接通过壳体1上的螺纹安装结构安装在被测点，螺纹安装结构使得壳体1整体形似螺栓的螺帽结构，设置螺纹安装结构的螺纹为常用的尺寸规格，即可增加本测温装置对各个使用场景的适用性。在安装本装置时，如同安装螺栓，将本装置整体旋紧在安装点的螺纹上即可。壳体1采用密封结构、仅留可通过取电端通过的开口，以增强本装置整体的防尘防潮安全防护等级。壳体1内的天线2实现本装置与远程设备之间的通信互联，将测得的温度数据发出、并接收远程设备端的控制指令，例如对本测温电路3进行参数整定等指令。由于本装置为小型装置，能耗低，将测温电路3的取电点连接到环境电路中的低电压电位点进行取电即可开始工作，无需配备专用的供电模块，进一步节省了装置占用空间、利于实现装置小型化以及降成本，也增强了本装置的拆装灵活性。
35.在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。
36.如图1及图2的结构图所示，所述螺纹安装结构为设置在壳体1上内凹的螺纹安装孔101a，所述螺纹安装孔101a为盲孔。将壳体1的螺纹安装结构设置为仿螺栓的结构，将螺纹安装孔101a对准安装点的螺纹旋紧，即可实现本装置的快速安装，且不依赖安装工具，操作简单、快捷，提升了工作效率。
37.如图2及图3的结构所示，所述壳体1朝向螺纹安装孔101a内设有第一出线孔101b，所述螺纹安装孔101a的孔壁上设有第二出线孔101c，所述测温电路3的取电端引出线依次贯穿第一出线孔101b和第二出线孔101c。将测温电路3引出的导线朝向螺纹安装孔101a内的开口(即第一出线孔101b)引出，可满足取电需求的同时提升装置的防尘防水性能，防止外部环境中的杂质通过引线孔进入壳体1内，降低测温电路3的安全防护等级。
38.为了减小外部杂质通过螺纹安装孔101a以及第一出线孔101b进入壳体1内的可能性，进一步将第一出线孔101b进行隔开，还可在螺纹安装孔101a内设置柔性的密封塞(图中未示出)，例如绝缘、耐热的橡胶塞，密封塞中预留连通第一出线孔101b和第二出线孔101c的过线通道，该过线通道的尺寸与壳体1内引出的导线尺寸相适配。将测温电路3引出的导线依次穿过第一出线孔101b、密封塞的过线通道和第二出线孔101c，即可将测温电路3的取电端引出。
39.如图4的内部组成框图所示，所述测温电路3包括无源供电单元301以及测温单元302，所述无源供电单元301的输入端即所述取电端，所述无源供电单元301的输出端与测温单元302供电连接，所述测温单元302的通信端与所述天线2通信连接；
40.所述无源供电单元301用于将外部取电点的电源进行转换后为测温单元302供电；
41.所述测温单元302用于检测环境温度，并将检测得到的温度数据通过天线2发出，
还用于接收天线2收回的控制信号。
42.本实施例中，所述无源供电单元301包括整流模块和电压转换模块，所述整流模块的输入端连接壳体1外部的取电点，整流模块的输出端负极接地，整流模块的输出端正极vcap连接所述电压转换模块的输入端，电压转换模块的输出端连接测温单元302的供电端。
43.整流模块将从外部获取的交流电源或直流电源进行整流后，向电压转换模块输出直流电；电压转换模块对获得的直流电进行转换后，向测温单元302提供稳定的工作电源。
44.如图5所示，所述整流模块包括整流桥bridge与滤波电容c1，整流桥bridge的两个输入端对应连接外部环境的取电点flat1和flat2，整流桥bridge的输出端正极输出直流电压，整流桥bridge的输出端负极接地，所述滤波电容c1一端连接整流桥bridge的输出端正极、其另一端接地。
45.本实施例中，整流桥bridge由四个整流管d1－d4组成，整流桥bridge的具体拓扑结构为现有技术，可参考图5所示，此处不再赘述。本装置的功耗低，所需电能较小，整流桥bridge通过取电点flat1和flat2从外部环境的电路中取电，对于取电点flat1和flat2的输入电源不限制是交流电还是直流电，且不限制电压方向，只要取电点flat1和flat2有电位差、能形成电流，即可为本装置供电。
46.如图6和图7所示，所述电压转换模块包括电压比较器u3和boost升压模块。电压比较器u3的电路原理可参考图6，所述电压比较器u3内设有参考电压vref，所述电压比较器u3的输入端同时连接整流模块的输出端正极vcap以及boost升压模块的输出端vout，所述电压比较器u3的输入端与输出端之间跨接保护电阻r3，电压比较器u3的输出端设有串联的下拉电阻r4和r5。
47.boost升压模块的输出端vout电压反馈到电压比较器u3的输入端，将整流模块的输出端电压vcap叠加boost升压模块的输出端vout电压后，与电压比较器u3内的参考电压vref相比较后输出一个控制电压对boost升压模块进行控制。
48.如图7所示，所述boost升压模块包括boost升压芯片u1、电感l1、电容c4～c5和电阻r6，所述电压比较器u3的输出端连接所述boost升压芯片u1的使能端en，所述boost升压芯片u1的输入端连接整流模块的输出端正极、且所述boost升压芯片u1的输入端设有滤波电容c4，boost升压芯片u1的bst引脚和sw引脚之间串联自举电容c5，电感l1的一端连接boost升压芯片u1的bst引脚、另一端作为所述boost升压模块的输出端vout，boost升压芯片u1的ron引脚通过下拉电阻r6接地。
49.电压比较器u3输出的控制电压uvlo接入boost升压芯片u1的使能端en，控制boost升压芯片u1对输入端的电压vcap进行升压，从而在输出端输出电压vout，电压vout一方面为测温单元302提供稳定的工作电源，另一方面反馈到电压比较器u3的输入端、用于与整流模块的输出端电压vcap叠加后对boost升压芯片u1进行控制。
50.如图8所示，所述测温单元302包括内部集成了温度传感器、微处理器与射频电路的测温芯片u2，还包括天线插座p1，所述天线2插接在天线插座p1上；测温芯片u2的天线接口ant连接天线插座p1，测温芯片u2的电源输入端vcc连接所述boost升压模块的输出端vout，所述测温芯片u2的电源反馈端fb连接boost升压芯片u1的电压反馈引脚fb，所述测温芯片u2的复位引脚nrst串联电阻r2后连接整流模块的输出端正极vcap，测温芯片u2的复位引脚nrst还串联滤波电容c3后接地。测温芯片u2还预留有程序烧录通道tx1与rx1、调试通
道swclk与swdio，用于预装前以及后续检修时对测温芯片u2进行程序烧录或者功能调试。
51.本实施例中，测温单元302可采用现有的无线测温集成芯片，此为现有技术，此处不再赘述。测温芯片u2内部的温度传感器测得环境温度后，通过模数转换后供微处理器处理，例如可与温度阈值进行比对后，通过射频电路输出温度数据和/或比对结果，射频电路将微处理器发出的数字信号转换为射频信号发出。还可在远端设备通过射频信号发出参数调整或者系统调试等控制指令，实现本装置的远程控制。
52.如图9所示，所述无源供电单元301还包括电源指示电路，所述电源指示电路包括指示灯led、电阻r1和电容c2，所述指示灯led的阳极串联电阻r1后接入整流模块的输出端正极vcap、指示灯led的阴极接地，电容c2的两端分别连接整流模块的输出端正极vcap和地。
53.电阻r1对指示灯led进行限流保护，指示灯led用于对整流模块输出的电压进行指示，从而实时指示本装置的工作状态。电容c2可保持指示灯led亮度的稳定，减小后续用电电路对指示灯led亮度的影响。对应的，为了提升电源指示电路的指示效果，可将壳体1设置为局部或整体透光性优良的材料，例如透明的材料。
54.如图2～图3的结构图所示，所述壳体1包括底座101和罩壳102，所述底座101与罩壳102通过螺纹连接形成容置空间，所述螺纹安装结构设置在所述底座101上，所述测温电路3和微型天线2在所述容置空间内分层设置；所述罩壳102与底座101的连接区域设有环形密封圈103。
55.底座101与罩壳102通过螺纹可拆卸地连接，利于后续检修时拆下罩壳102将测温电路3的调试通道以及程序烧录通道(例如测温芯片u2的程序烧录通道tx1与rx1、调试通道swclk与swdio)暴露出来、以实现与上位机的连接。环形密封圈103一是增加壳体1内容置空间的密封性，提升装置的ip安全防护等级，二是可在底座101与罩壳102的连接位置提供缓冲，增强连接的稳定性。测温电路3和微型天线2通过结构连接件分层设置，有益于二者的散温，防止二者之间的工作温度干扰，影响装置工作性能。
56.本实施例提供的一种螺栓式无源测温装置，其可通过自带的螺纹安装结构进行快捷地拆装，且无须配备专用的外接电源模块，对接入的电源要求较低，接入被测环境电路中的交流或直流取电点即可进行工作，安装简单、环境适应性强，值得推广使用。
57.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。