一種智能微型溫度記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種智能微型溫度記錄儀，包括測溫器、通訊座和數(shù)據(jù)分析裝置，測溫器包括一完全密封的殼體，在殼體內(nèi)安裝有電路片和為電路片提供工作電源的電池，該電路片上設(shè)置有將感溫元件的阻值信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的處理電路；通訊座是測溫器和數(shù)據(jù)分析裝置進行通訊的橋梁。本實用新型所述智能微型溫度記錄儀的測溫器是一個完全密封的、獨立的工作器件，可將其投入測溫場所測試目標場所的溫度，并將測試結(jié)果記錄在儲存模塊中，實現(xiàn)無線投入式的工作方式。使用時無需安裝，方便易用，溫度檢測過程中可實現(xiàn)智能化無人值守。本實用新型測溫器測溫范圍寬、精度高，誤差為±0.1℃，能在室溫20℃到高溫140℃的環(huán)境中長時間的使用。
【專利說明】一種智能微型溫度記錄儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于溫度檢測領(lǐng)域，涉及一種溫度記錄儀。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度的測量和記錄涉及到非常廣泛的領(lǐng)域，包括食品藥品儲運、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及博物館文物檔案的管理。早期主要采用人工現(xiàn)場測量和記錄的方式，很明顯，人工方法存在很多缺點如浪費人力、耗時等。
[0003]近年來多采用電子式溫度記錄裝置，雖然能進行溫度的實時測量，但也存在很多不足:不能長時間的進行溫度測量，不具有防水功能等。
[0004]目前，醫(yī)療滅菌鍋、高溫消毒柜、培養(yǎng)箱等設(shè)備的溫度檢測和校準工作現(xiàn)狀不容樂觀，其主要原因之一就是沒有能夠長時間的、精確地進行溫度測量和記錄的溫度數(shù)據(jù)記錄儀。同時，大部分溫度記錄儀采用主機加有線連接溫度傳感器的工作模式，不具有防水性，且容易損壞。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一種低成本、微型化、超低功耗、具有鮮明的報警指示燈和防水功能的溫度記錄儀。該溫度記錄儀由一般防水功能的外殼，安裝在殼內(nèi)的負溫度系數(shù)NTC熱敏電阻、單片機、存儲器、USB接口、報警燈和鋰電池組成。該溫度記錄儀需要經(jīng)過PC端上位機軟件設(shè)定和啟動后才能開始工作。上位機軟件可以設(shè)定測溫間隔、報警上下限和測溫延時時間，還具有溫度數(shù)據(jù)下載、歷史回顧、曲線描繪、Excel建檔和打印等功能。溫度記錄儀啟動后，單片機按照PC機設(shè)定的時間間隔從溫度傳感器獲取溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將之存儲到存儲器中。記錄設(shè)備分為殼套和殼體上下兩個部分，殼體內(nèi)部內(nèi)置可替換電池，殼套蓋設(shè)于殼體上部，并在結(jié)合部位采用膠圈密封，使溫度記錄裝置在部分環(huán)境下具有防水功能。該記錄儀采用了溫度采集儀和一臺PC機相連的工作方式，但是其使用溫度和產(chǎn)品壽命都有一定的限制，并且其產(chǎn)品的用途限定在特定領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本實用新型目的在于提供一種測溫范圍寬、能在高達100_140°C環(huán)境中長時間使用的溫度記錄儀，該溫度記錄儀測量精度高，壽命長、使用方便。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供的技術(shù)方案是，提供一種智能微型溫度記錄儀，包括測溫器、通訊座和數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置為PC機，PC機內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)對PTlOO阻值進行差值運算，進而計算出所測得的實際溫度。
[0008]測溫器:包括一完全密封的殼體，在殼體內(nèi)安裝有電路片和為電路片提供工作電源的電池，該電路片上設(shè)置有將感溫元件的阻值信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的處理電路，該數(shù)字信號儲存在儲存模塊中，在殼體上設(shè)置有通訊電極和感溫元件，通訊電極與處理電路的信號輸出端連接；
[0009]通訊座:包括一通訊轉(zhuǎn)換芯片，通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入端連接有彈性導體，彈性導體與測溫器的通訊電極接觸式連接，通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸出端與數(shù)據(jù)分析裝置通過USB數(shù)據(jù)線連接。
[0010]進一步地，所述殼體包括頂蓋、中殼、底座以及連接頂蓋和中殼的第一連接件、連接中殼和底座的第二連接件；所述頂蓋、中殼、底座分別作為測溫器的TxD、RxD, GND電極，第一連接件和第二連接件由絕緣材料制成；感溫元件設(shè)置在頂蓋上。
[0011]進一步地，所述頂蓋與電路片上處理電路的信號輸出端通過導電彈簧連接，所述底座與電路片上處理電路的信號輸出端通過導電內(nèi)套連接。
[0012]優(yōu)選地，所述感溫元件為PT100鉬電阻。PT100是鉬熱電阻，簡稱為:PT100鉬電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變，它在0°C時阻值為100歐姆，在100°C時它的阻值約為138.5歐姆。PT100的阻值變量與溫度變量成線性關(guān)系。
[0013]進一步地，所述處理電路包括逐級連接的放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器，微處理器還連接有電源管理模塊、儲存模塊、時鐘模塊和串口模塊，所述放大器與感溫元件連接，所述串口模塊與殼體上的通訊電極連接。
[0014]優(yōu)選地，所述串口模塊采用UART通信接口。
[0015]優(yōu)選地，所述微處理器的型號為MSP430F2274，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號為ADC2484，所述儲存模塊是型號為24LC512的E2PROM儲存器。
[0016]進一步地，所述通訊座包括一座體，該座體上設(shè)置有放置測溫器的測溫器座孔，三個彈性導體設(shè)置在測溫器座孔壁上，該彈性導體與測溫器的通訊電極接觸式連接；通訊座內(nèi)還安裝有通訊電路板，該通訊電路板上安裝有將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平的通訊轉(zhuǎn)換芯片；所述彈性導體與通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入端連接。通訊轉(zhuǎn)換芯片可選用PL2303芯片，該芯片可將UART接口轉(zhuǎn)換為USB接口。
[0017]優(yōu)選地，所述彈性導體由彈簧和球體構(gòu)成，彈簧與通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入連接，球體與測溫器的通訊電極接觸式連接。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:
[0019]1、本實用新型所述智能微型溫度記錄儀的測溫器是一個完全密封的、獨立的工作器件，可將其投入測溫場所測試目標場所的溫度，并將測試結(jié)果記錄在儲存模塊中，實現(xiàn)無線投入式的工作方式。使用時無需安裝，方便易用，溫度檢測過程中可實現(xiàn)智能化無人值守。
[0020]2、測溫器采用完全密封的設(shè)計使其防水性能得以大幅提高，同時提高了產(chǎn)品的使用壽命。
[0021]3、測溫工作中沒有數(shù)據(jù)線，大大提高了測溫器的使用范圍，例如可用于醫(yī)療滅菌鍋、高溫消毒柜、培養(yǎng)箱、干熱烘箱、隧道式烘箱、發(fā)酵柜等設(shè)備的溫度測量。
[0022]4、本實用新型通過設(shè)置通訊座，使讀取測溫器內(nèi)的資料方便快捷。
[0023]5、本實用新型測溫器測溫范圍寬、精度高，能在室溫20° C到高溫140° C的環(huán)境中長時間的使用，并且儀器無損傷。經(jīng)過反復驗證，本實用新型智能微型溫度記錄儀可全量程(20?140) °C保持±0.1 ° C的測量精度，與現(xiàn)有技術(shù)相比，測量精度更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型一較佳實施例中測溫器主視圖。
[0025]圖2是圖1中A-A剖視圖。[0026]圖3是本實用新型一較佳實施例的智能微型溫度記錄儀正視圖。
[0027]圖4是圖3中B-B剖視圖。
[0028]圖5是本實用新型一較佳實施例的智能微型溫度記錄儀立體圖。
[0029]圖6是本實用新型一較佳實施例中測溫器處理電路的電路圖。
[0030]附圖標記說明:
[0031]I測溫器，11殼體，111頂蓋，112第一連接件，113中殼，114第二連接件，115底座，12電路片，121感溫元件，122放大器，123模數(shù)轉(zhuǎn)換器，124微處理器，125電源管理模塊，126儲存模塊，127時鐘模塊，128串口模塊，13電池，14導電內(nèi)套，2通訊座，21座體，211測溫器座孔22彈性導體，221彈簧，222球體，23通訊電路板，24USB接口，25蓋板。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖與一個具體實施例進行說明。
[0033]參見圖1至圖6。圖1至圖5示出了本實施例中智能微型溫度記錄儀的機械結(jié)構(gòu)，圖6示出了測溫器處理電路的電路圖。本實施例所描述的智能微型溫度記錄儀，包括測溫器1、通訊座2和數(shù)據(jù)分析裝置。
[0034]測溫器1:包括一完全密封的殼體11，殼體11的主體為圓柱體，頂端設(shè)置有尖狀部。殼體11由頂蓋111、第一連接件112、中殼113、第二連接件114和底座115逐次連接構(gòu)成。第一連接件112同時與頂蓋111和中殼113螺紋連接，第二連接件114同時與中殼113和底座115螺紋連接。所述頂蓋111、中殼113、底座115均由不銹鋼材料制成，分別作為測溫器的TxD、RxD、GND電極，也即是，頂蓋111為測溫器的TxD電極，中殼113為測溫器的RxD電極，底座115為測溫器的GND電極。第一連接件112和第二連接件114均由絕緣材料制成，如PEEK塑料。頂蓋111上設(shè)置有尖狀部，該部位是由PT100鉬電阻制成的感溫元件121。PT100是鉬熱電阻，簡稱為:PT100鉬電阻，它的阻值會隨著溫度的變化而改變，它在0°C時阻值為100歐姆，在100°C時它的阻值約為138.5歐姆。PT100的阻值變量與溫度變量成線性關(guān)系，例如在(TC時阻值為100歐姆，50°C時阻值為119.40歐姆，100°C時阻值為138.51歐姆，140°C時阻值為153.58歐姆。而電壓、電流、電阻的關(guān)系為U=IR，在電壓穩(wěn)定的條件下，電流與電阻成反比例關(guān)系。恒壓電路中，PT100的阻值隨溫度變化而變化，電流隨阻值的變化而變化。通過檢測電路中的電流信號，計算出PT100所在環(huán)境中的環(huán)境溫度，實現(xiàn)溫度檢測。
[0035]測溫器的殼體內(nèi)安裝有電路片12和為電路片提供工作電源的電池13。電路片12上設(shè)置有將感溫元件的阻值信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的處理電路，該數(shù)字信號儲存在儲存模塊126中。處理電路包括逐級連接的放大器122、模數(shù)轉(zhuǎn)換器123和微處理器124，微處理器124還連接有電源管理模塊125、儲存模塊126、時鐘模塊127和串口模塊128，所述放大器122與感溫元件121串聯(lián)，所述串口模塊128與殼體上的通訊電極連接。
[0036]本實施例中，微處理器124的型號為MSP430F2274，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號為ADC2484，儲存模塊是型號為24LC512的E2PROM儲存器。當然，還可以根據(jù)需要選用相同功能的其他型號產(chǎn)品。
[0037]該微處理器124是高溫微處理器，在140°C環(huán)境中能夠長時間正常工作。
[0038]放大器122將電壓信號放大，方便信號采集。[0039]模數(shù)轉(zhuǎn)換器123將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將測量結(jié)果輸送給微處理器124。
[0040]電源管理模塊125負責整個電路系統(tǒng)的供電電壓穩(wěn)定，電源管理模塊125中，使用了基準電壓芯片REF1790。
[0041]存儲模塊126為E2PROM儲存器，其型號為24LC512，存儲模塊126用于記錄所測得的PT100阻值信號。
[0042]時鐘模塊127給微處理器124提供精準的時間信號，以供其正常工作。
[0043]串口模塊128采用UART接口，該模塊通過TxD、RxD和GND三電極輸出TTL電平信號，該TTL電平信號通過通訊電路板23上的PL2303芯片即可將UART接口轉(zhuǎn)換為USB接口，以方便和計算機連接。TxD、RxD和GND三電極分別是測溫器的頂蓋111、中殼113和底座115。頂蓋111與電路片12上處理電路的信號輸出端通過導電彈簧連接，所述底座115與電路片12上處理電路的信號輸出端通過導電內(nèi)套14連接，而中殼通過導線與電路片12上處理電路的信號輸出端連接。電池13安裝在導電內(nèi)套14內(nèi)，該導電內(nèi)套分為兩段，上段為金屬管，下端為金屬彈簧。
[0044]通訊座2是測溫器I和數(shù)據(jù)分析裝置進行通訊的橋梁。通訊座包括一座體21，該座體由ABS塑料制作而成。座體21上設(shè)置有放置測溫器的測溫器座孔211，測溫器座孔211為圓形孔，該孔的內(nèi)徑大小與測溫器I的直徑大小相當。三個彈性導體22設(shè)置在測溫器座孔壁上，該彈性導體與測溫器的通訊電極接觸式連接，這樣可以輕松安裝或拆卸測溫器。測溫器I放入測溫器座孔211內(nèi)，確保彈性導體能夠與測溫器上的通信電極接觸良好。毫無疑問地，三個彈性導體22分別與測溫器上的TxD、RxD和GND三電極接觸。座體21上設(shè)置有通訊轉(zhuǎn)換芯片安裝槽，其內(nèi)部安裝有電路板23，電路板23上安裝有通訊轉(zhuǎn)換芯片，槽口通過蓋板25蓋封，蓋板25上安裝有USB接口 24。通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入端與彈性導體22連接，彈性導體22與測溫器I的通訊電極接觸式連接，也就是，通訊轉(zhuǎn)換芯片與測溫器通過彈性導體22連接。通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接USB接口，可通過USB數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)分析裝置。
[0045]上述彈性導體22由彈簧221和球體222構(gòu)成，球體222為鋼珠。彈簧221與通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入連接，球體222與測溫器的通訊電極接觸式連接。在彈簧221的作用下，鋼球可緊壓在測溫器上。
[0046]上述數(shù)據(jù)分析裝置為PC機，PC機內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，該分析系統(tǒng)對PT100阻值進行差值運算，進而計算出所測得的實際溫度。
[0047]使用時，先將測溫器安裝在通訊座內(nèi)，通訊座與計算機通過USB數(shù)據(jù)線連接，通過計算機溫度記錄儀數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)啟動測溫器的測溫功能，然后取下測溫器，將測溫器放入相應的測溫場所進行溫度測量，測溫器內(nèi)的微處理器將從模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取PTlOO阻值信號并保存于E2PROM中，待溫度測量結(jié)束后將測溫器從測溫場取出，放置于測溫器座孔211內(nèi)，通訊座的鋼珠和彈簧緊壓測溫器電極形成通信鏈路，然后通過USB數(shù)據(jù)線接口把通訊座和計算機連接起來后，溫度記錄儀數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可用查表及插值算法將溫場中的溫度值計算出來。此外，根據(jù)需要，可使溫度記錄儀數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)自動識別不同編號的測溫器，實現(xiàn)多個測溫器可同時使用，實現(xiàn)溫度場溫度分布情況的測量，計算機可用圖形和報表的方式將測溫結(jié)果輸出。[0048]本實施例智能微型溫度記錄儀在2(Tl40°C的測量精度為±0.1°C，在-20V?19.99°C環(huán)境下的測量誤差為±0.3 ° C。
[0049]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種智能微型溫度記錄儀，其特征在于，包括測溫器(I)、通訊座(2)和數(shù)據(jù)分析裝置， 測溫器(I):包括一完全密封的殼體(11 )，在殼體內(nèi)安裝有電路片(12)和為電路片提供工作電源的電池(13)，該電路片上設(shè)置有將感溫元件的阻值信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的處理電路，該數(shù)字信號儲存在儲存模塊(126)中，在殼體上設(shè)置有通訊電極和感溫元件(121)，通訊電極與處理電路的信號輸出端連接； 通訊座(2):包括一通訊轉(zhuǎn)換芯片，通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入端連接有彈性導體(22)，彈性導體(22)與測溫器(I)的通訊電極接觸式連接，通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸出端與數(shù)據(jù)分析裝置通過USB數(shù)據(jù)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述殼體(11)包括頂蓋(111)、中殼(113)、底座(115)以及連接頂蓋(111)和中殼(113)的第一連接件(112)、連接中殼(113)和底座(115)的第二連接件(114);所述頂蓋(111)、中殼(113)、底座(115)分別作為測溫器的TxD、RxD、GND電極，第一連接件(112)和第二連接件(114)由絕緣材料制成；感溫元件(121)設(shè)置在頂蓋(111)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述頂蓋(111)與電路片(12)上處理電路的信號輸出端通過導電彈簧連接，所述底座(115)與電路片(12)上處理電路的信號輸出端通過導電內(nèi)套(14)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述感溫元件(121)為PTlOO鉬電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述處理電路包括逐級連接的放大器(122)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(123)和微處理器(124)，微處理器(124)還連接有電源管理模塊(125)、儲存模塊(126)、時鐘模塊(127 )和串口模塊(128)，所述放大器(122 )與感溫元件(121)連接，所述串口模塊(128)與殼體上的通訊電極連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述串口模塊(128)采用UART通信接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述微處理器(124)的型號為MSP430F2274，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號為ADC2484，所述儲存模塊是型號為24LC512的E2PROM儲存器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述通訊座(2)包括一座體(21)，該座體上設(shè)置有放置測溫器的測溫器座孔(211)，三個彈性導體(22)設(shè)置在測溫器座孔壁上，該彈性導體與測溫器的通訊電極接觸式連接；通訊座(2)內(nèi)還安裝有通訊電路板(23)，該通訊電路板上安裝有將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平的通訊轉(zhuǎn)換芯片；所述彈性導體(22)與通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微型溫度記錄儀，其特征在于，所述彈性導體(22)由彈簧(221)和球體(222)構(gòu)成，彈簧(221)與通訊轉(zhuǎn)換芯片的輸入連接，球體(222)與測溫器的通訊電極接觸式連接。
【文檔編號】G01K1/02GK203629691SQ201320823210
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】廖旭輝, 徐恒, 鄭永明 申請人:四川中測輻射科技有限公司