[发明专利]利用环境余热供电的无线温度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线温度测量设备，尤其是一种利用环境余热供电的无线温度测量装置。

背景技术

目前的无线测温装置或仪器的供电方式主要有外部电源供电、电池供电或自取能供电。

外部电源供电方式通过导线连接外部电源为无线测温装置或仪器供电，这种方式存在着供电电缆的铺设、拆卸和维护不便的问题，有些工业应用环境中甚至会影响到正常工艺操作，当测温点数量较多时，此问题尤其突出。

采用电池供电的无线测温装置或器虽有安装拆卸方便、易于扩展、适于多点测温较系统使用的特点，但受到普通电池使用温度的限制，它们不适合长时间近距离工作在温度较高环境的一些工业现场，同时这类测温装置或仪器必须定时更换电池，这些缺陷使得这类测温装置或仪器在一些环境温度较高场合的应用受到了限制。

自取能方式主要有利用电磁感应原理取能和利用环境温差取能两种。利用电磁感应原理自附近交流磁场取能的无线测温装置或仪器适用于靠近交流电源的测温，其使用范围受到一定限制。环境温差取能目前主要利用半导体热电片进行热能-电能转换，其优点是成本低，体积小，输出电压较大。但也存在致命的缺陷，即使用时其热端的温度不能过高，一般不能超过60℃，否则将造成半导体热电片损坏。因此利用半导体热电片实现取能的无线测温装置或仪器的应用受到很大的限制，这种无线测温装置无法从温度高于其使用范围的设备上取能，或在较高温度环境下使用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种利用环境余热供电的无线温度测量装置，它能将环境余热转换成电能供无线温度测量装置使用，解决了无线测温装置或仪器采用外部电源供电、电池供电或基于半导体热电片自取能供电存在的问题，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：利用环境余热供电的无线温度测量模块,包括热电组件，在热电组件的顶部设有半导体制冷片，在半导体制冷片的顶部设有控制电路板以及散热片，半导体制冷片的热端与热电组件的顶面接触，半导体制冷片的冷端与控制电路板以及散热片接触；热电组件通过热电组件输出导线与控制电路板连接；在热电组件的上部设有外壳，半导体制冷片、控制电路板以及散热片均封装在外壳与热电组件之间组成的空腔内；在外壳的顶部设有导线孔，控制电路板通过导线孔与设置在外壳外的温度传感器连接。

在外壳的内侧壁设有隔热层。

控制电路板的组成包括电源管理单元、温度测量与采集单元以及无线收发单元；电源管理单元分别与热电组件输出导线、温度测量与采集单元和无线收发单元连接，温度测量与采集单元和无线收发单元连接。

电源管理单元包括升压型变换器和稳压电路，接收来自于热电组件的电能，可向外提供4 种固定电压之一（2.35V、3.3V、4.1V 或 5V），为温度测量与采集单元，以及无线收发单元提供电能。

温度测量与采集单元的作用是，包含信号调理电路和单片机，实现信号调理、采集和处理功能。温度传感器信号由信号调理电路调理至满足采集电路输入范围的电压信号，经AD转换后送入单片机，单片机将转换后的数字温度信号送至无线收发单元。

无线收发单元实现将单片机送出的数字温度信号调制成规定的ZigBee信号发送至无线接收端。

所述的热电组件包括热端金属板，在热端金属板的上方设有热电偶，热电偶的工作端焊接在热端金属板上、并形成焊点，所有的热电偶串联后通过热电组件输出导线与控制电路板连接；在热电偶的上方设有冷端金属板，在热端金属板与冷端金属板之间填充有隔热支撑层。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明通过热电组件、半导体制冷片以及控制电路板的合理组合，利用环境的余热温度作为能量源，在进行温度测量时不需要外部电源或电池供电，因此本温度无线测量模块的安装、拆卸方便，不影响正常工艺操作，可用于温度较高的工业环境，且节能环保，免维护。本发明结构简单，成本低廉，使用效果好。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的热电组件的结构示意图；

附图3为本发明的控制电路板的连接关系图；

附图4为本发明的工作原理框图。

具体实施方式