[发明专利]工业热壁温度无线传感器网络节点及温度监测系统

权利要求书

1.一种工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：包括若干个热电能量收集装置、电能转换电路、温度传感器、信号放大电路、启停控制电路以及无线微控制器模块，所述热电能量收集装置位于工业热壁上，用于从工业热壁获取热能，并将热能转换为电能，所述热电能量收集装置的电能输出端经电能转换电路后与超级电容C7的充电端连接，所述超级电容的放电端与所述启停控制电路以及无线微控制器模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述温度传感器的信号输出端经所述信号放大电路与所述无线微控制器模块的信号输入端连接，信号放大电路用于对温度传感器输出的信号进行放大，所述无线微控制器模块的控制输出端经所述启停控制电路与所述信号放大电路的控制端连接，启停控制电路用于接收无线微控制器模块发出的控制指令，实现放大电路的启动和停止控制；节点完成工业热壁温度的一次测量和数据处理、上传后进入睡眠状态，待睡眠周期结束后，再进行下一次温度测量和数据处理、上传。

2.如权利要求1所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述热电能量收集装置包括两个导热硅胶垫铜片、气凝胶毡高温隔热胶带、热电模块和散热板组件，所述热电模块内嵌在所述隔热胶带内，两个导热硅胶垫铜片粘贴于所述热电模块的左右表面，所述散热板组件粘接与所述隔热胶带的外侧面上，所述隔热胶带的内侧粘贴于所述热壁上，热壁散发的热量通过位于内侧的导热硅胶垫铜片传递给热电模块，热电模块将传递的热能转换为电能，热电模块散发的热量通过外侧的导热硅胶垫铜片传递给所述散热板组件进行散热。

3.如权利要求2所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述热电模块使用TMG-287-1.0-1.3型热电模块。

4.如权利要求1所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述电能转换电路包括升压模块和降压电路，所述升压电路包括与所述热电能量收集装置个数相同的升压电路，所述升压电路设有两个，热电能量收集装置的输出端与升压电路的输入端连接，第一升压电路的输出端与第二升压电路的另一个输入端连接，第二升压电路的输出端为所述升压模块的电源输出端，升压模块的输出端与所述超级电容C7的充电端连接，超级电容C7的放电端经所述降压电路与所述网络节点中需要供电的模块的电源输入端连接。

5.如权利要求4所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述第一升压电路包括升压转换芯片U3，所述第二升压电路包括升压转换芯片U1，所述降压电路包括降压芯片U2，所述U1和U3使用LTC3108，所述U2使用TPS76801，电容C10并联于所述第一升压电路的输入端，所述第一升压电路的输入端与变压器T2原边的一端连接，变压器T2原边的另一端与所述U3的15脚连接；变压器T2次级的一端接地，变压器T2次级的另一端分为两路，第一路经电容C11与所述U3的13脚连接，第二路经电容C12与所述U3的14脚连接；所述U3的1、8-11以及16脚接地；所述U3的2、4以及6脚与所述U1的2脚连接；

电容C1并联于所述第二升压电路的输入端，所述第二升压电路的输入端与变压器T1原边的一端连接，变压器T1原边的另一端与所述U1的15脚连接；变压器T1次级的一端接地，变压器T1次级的另一端分为两路，第一路经电容C2与所述U1的13脚连接，第二路经电容C3与所述U1的14脚连接；所述U1的1、8-10以及16脚接地；所述U1的2脚和11脚经电容C5接地；所述U1的6脚经电容C6接地；所述U1的3脚经电容C4接地；所述U1的4脚与所述超级电容C7的一端连接，超级电容C7的另一端接地；

电容C8与超级电容C7并联，超级电容C7的放电端分别与所述U2的3脚和4脚连接；所述U2的1、2脚接地；所述U2的8脚依次经电阻R1、电阻R2和电阻R3后接地；所述U2的5、6脚接电阻R1与电阻R2的结点；所述U2的7脚接电阻R2与电阻R3的结点；所述接电阻R1与电阻R2的结点为所述降压电路的电源输出端。

6.如权利要求1所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述节点还包括温度补偿模块，所述温度补偿模块与所述无线微控制器模块的信号输入端连接。

7.如权利要求6所述的工业热壁温度无线传感器网络节点，其特征在于：所述温度传感器使用K型热电偶，温度补偿模块使用SHT11型温度传感芯片U5。