CN111513686A - 温度感测组件、温度检测器及穿戴装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度感测组件、温度检测器及穿戴装置，该温度感测组件，包括：基板，具有相背设置的接触面和承载面，所述接触面用于与目标物体接触；热敏传感器，设置在所述承载面上，以接收从所述基板传递的热量；所述热敏传感器具有两个间隔设置的检测点，以便通过外电路检测所述热敏传感器的阻值；封装体，设置在所述承载面上，并覆盖所述热敏传感器，其中，所述检测点从所述封装体处露出。在本发明中，封装体覆盖热敏传感器，从而可以减小热敏传感器裸露在外面的表面的面积，降低热敏传感器与周围环境之间的热传递速度，从而可以降低环境温度对热敏传感器的干涉，提高使用了该温度感测组件的温度检测器对目标物体的温度检测的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，特别是涉及一种温度感测组件、温度检测器及穿戴装置。
背景技术
温度检测器以及广泛地应用到人们的生活中，比如应用在穿戴装置中，以检测穿戴者的体温。目前的温度检测器中用于感测温度的温度感测组件存在一些缺陷，比如现有的温度感测组件通常采用热敏电阻，而实际使用时，热敏电阻容易受环境温度的影响，从而导致对目标物体温度的测量结果不准确。
发明内容
基于此，有必要针对热敏电阻用于受到环境温度的干扰而导致温度检测器对目标物体的温度检测不准确的问题，提供一种温度感测组件、温度检测器及穿戴装置。
一种温度感测组件，包括：基板，具有相背设置的接触面和承载面，所述接触面用于与目标物体接触；热敏传感器，设置在所述承载面上，以接收从所述基板传递的热量；所述热敏传感器具有两个间隔设置的检测点，以便通过外电路检测所述热敏传感器的阻值；封装体，设置在所述承载面上，并覆盖所述热敏传感器，其中，所述封装体由聚合物胶液固化后形成，所述检测点从所述封装体处露出。
在本发明中，封装体覆盖热敏传感器，从而可以减小热敏传感器裸露在外面的表面的面积，降低热敏传感器与周围环境之间的热传递速度，从而可以降低环境温度对热敏传感器的干涉，提高使用了该温度感测组件的温度检测器对目标物体的温度检测的精准度。同时，在本发明中，所述封装体由聚合物胶液固化后形成，由于聚合物具有较小的导热系数，所以这样设置可以进一步提高封装体的隔热效果，提高使用了该温度感测组件的温度检测器对目标物体的温度检测的精准度。
进一步的，所述封装体的导热系数小于或等于0.2W/(m·K)，可以提高封装体的隔热效果，进一步提高使用了该温度感测组件的温度检测器对目标物体的温度检测的精准度。
进一步的，所述热敏传感器包括PEDOT:PSS/CNT复合材料层，设置在所述承载面上，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层的阻值会随着温度的变化而改变。PEDOT:PSS/CNT复合材料层对温度的变化比较敏感，当PEDOT:PSS/CNT复合材料层的温度具有较小变化时，其电阻值便可以具有较大的改变，故通过这种设置方式可以提高温度感测组件的灵敏度。
进一步的，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层完全封装于所述封装体和所述基板相之间；所述热敏传感器还包括电极，所述电极的第一端位于所述封装体内，并与所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层电性相接，所述电极的第二端位于所述封装体外侧，所述电极的第二端即为所述检测点，其中，所述电极的个数为两个，两个所述电极间隔设置，这样可以有效避免环境温度对PEDOT:PSS/CNT复合材料层产生干扰，使用了该温度感测组件的温度检测器对目标物体的温度检测的精准度；及/或所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层由设置在所述基板上的PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的混合液固化后形成，这样可以使生产更加简单方便。
进一步的，所述基板为金属基板；所述温度感测组件还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述基板和所述热敏传感器之间，以便使所述基板和所述热敏传感器电性隔离。这样而可以加快热量在目标物体和热敏传感器之间的传递速度，以提高温度感测组件对目标物体的温度检测的效率。
进一步的，所述基板为金属基板，在由所述基板至所述热敏传感器的方向上，所述基板的厚度小于0.01m。可以在一定程度上降低热量从目标物体传递至热敏传感器的时间，提高使用了该温度感测组件的温度检测器的检测效率；及/或所述热敏传感器包括PEDOT:PSS/CNT复合材料层和电极，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层的阻值会随着温度的变化而改变，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层完全封装于所述封装体和所述基板相之间；所述电极的第一端位于所述封装体内，并与所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层电性相接，所述电极的第二端位于所述封装体外侧，所述电极的第二端即为所述检测点，所述电极的个数为两个，两个所述电极间隔设置；所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层由PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的混合液固化后形成，所述电极为设置在所述绝缘层上的金属层，这样可以降低温度感测组件的厚度，有利于温度检测器的薄型化设计。
进一步的，所述温度感测组件还包括自粘胶，设置在所述接触面上。这样温度感测组件可以粘接在目标物体上，以便温度感测组件接收目标物体的热量。同时，自粘胶可以重复使用，当对某一目标物体检测完成后，可以取下温度感测元件，以便下一次使用时再次通过自粘胶粘接在相应的目标物体上。
进一步的，所述自粘胶为水凝胶，这样可以使自粘胶在具备粘性的前提下，还具有良好的导热性能。
一种温度检测器，用于检测目标物体的温度，包括：温度感测组件，所述温度感测组件如上任意一项所述；温度检测单元，与所述温度感测组件电性连接，用于检测所述温度感测组件的热敏传感器的电阻值，以便得到目标物体的温度；输出单元，与所述温度检测单元电性连接，用于将目标物体的温度输出给用户。
一种穿戴装置，包括上所述的温度检测器。
附图说明
图1为本发明提供的温度检测器的模块示意图；
图2为本发明一实施例提供的温度检测器的温度感测组件的示意图；
图3为本发明一实施例提供的热敏传感器的阻值与温度的对应关系示意图；
图4为本发明一实施例提供的温度检测器的检测原理的示意图；
图5为本发明另一实施例提供的温度检测器的温度感测组件的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，在本实施例中，温度检测器100包括温度感测组件10和温度检测单元20。温度感测组件10用于与目标物体接触，当目标物体上的热量传递至温度感测组件10时，温度感测组件10的电阻会发生改变。温度检测单元20与温度感测组件10电性连接，用于检测温度感测组件10的电阻，以便根据温度感测组件10的电阻确定目标物体的温度，同时温度检测单元20还可以向用户输出检测出的温度值。
如图2所示，在本实施例中，温度感测组件10包括基板1、热敏传感器2、绝缘层3以及封装体4。
如图2所示，基板1具有相背设置的接触面11和承载面12，接触面11用于与目标物体接触，热敏传感器2设置在基板1的承载面12上。当目标物体的温度高于温度感测组件10的温度时，目标物体上的热量会通过基板1传递至热敏传感器2，进而导致热敏传感器2的温度上升；当目标物体的温度低于温度感测组件10的温度时，热敏传感器2上的热量会通过基板1传递至目标物体，进而导致热敏传感器2的温度下降。其中，当热敏传感器2的温度变化时，热敏传感器2的温度也会变化，如图3所示，在本实施例中，热敏传感器2的阻值会随着温度的变化而线性变化，且当热敏传感器2的温度上升时，其阻值变小，当热敏传感器2的温度下降时，其阻值变大。如图xx所示，在本实施例中，热敏传感器2具有两个间隔设置的检测点21，以便通过温度检测单元20等外电路检测热敏传感器2的阻值，进而确定目标物体的温度。
在本实施例中，在本实施例中，基板1为金属板，这样而可以加快热量在目标物体和热敏传感器2之间的传递速度，以提高温度感测组件10对目标物体的温度检测的效率。在本实施例中，金属基板1的导热系数大于或等于50W/(m.K)，其材质可以是铜、银、铝、铁等。
如图2所示，在本实施例中，绝缘层3设置在基板1和热敏传感器2之间，可以使二者电性隔离，避免基板1以及目标物体的电阻对检测结果产生干扰。为了降低绝缘层3对热敏传感器2和目标物体之间的热传递效率产生不良干涉，绝缘层3的导热系数越大越好，考虑到生产成本，在本实施例中，绝缘层3的导热系数设置在1W/(m.K)至50W/(m.K)之间。比如，绝缘层3可以是光刻胶层、氮化硅层等。可以理解的，在一些实施例中，基板1也可以采用陶瓷基板1等具有高导热性能的绝缘基板1，此时温度感测组件10中也可以不设置绝缘层3，热敏传感器2可以直接与基板1接触以提高目标物体之间的热传递效率。
如图2所示，在本实施例中，封装体4设置在承载面12上，并覆盖热敏传感器2，通过封装体4可以降低热敏传感器2与周围环境之间的热传递速度，可以降低环境温度对热敏传感器2的干涉，提高温度检测器100对目标物体的温度检测的精准度。可以理解的，封装体4也采用绝缘材料制成，热敏传感器2的两个监测点从封装体4处露出，以便与温度检测单元20电性连接。另外，为了提高封装体4的隔热效果，封装体4覆盖热敏传感器2除检测点21所在区域以及热敏传感器2用于与承载面12相接触区域之外的区域。
在本实施例中，封装体4由聚合物胶液固化后形成，由于聚合物具有较小的导热系数，所以这样设置可以进一步提高封装体的隔热效果。其中，封装体4的材质可以是聚氨酯等高分子聚合物，生产时可以通过网印等方式在基板1上设置聚合物胶液，其中胶液覆盖热敏传感器2，这些胶液固化后便形成封装体4。此外，为了进一步提高封装体4的隔热效果，在本实施例中，封装体4的导热系数小于或等于0.2W/(m.K)。
在实际生产时，可以通过对基板1、绝缘层3、热敏传感器2以及封装体4的厚度进行合适的设置，实现温度检测单元20的可挠性能，比如，四者的厚度小于0.1mm。其中，四者的厚度是指四者在由基板1至热敏传感器2方向上的尺寸。同时，基板1的厚度小于0.1mm可以在一定程度上降低热量从目标物体传递至热敏传感器2的时间，提高温度检测器100的检测效率。
如图2所示，在本实施例中，热敏传感器2包括PEDOT:PSS/CNT复合材料层22和两个电极23。PEDOT:PSS/CNT复合材料层22设置在绝缘层3远离基板1的表面上，其的阻值会随着温度的升高而减小，随着温度的降低而增大，即热敏传感器2主要是通过PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的阻值大小来体现目标物体的温度。在本实施例中，PEDOT:PSS/CNT复合材料层22对温度的变化比较敏感，当PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的温度具有较小变化时，其电阻值便可以具有较大的改变，故通过本实施例的设置方式可以提高温度感测组件10的灵敏度。
在本实施例中，封装体4完全覆盖PEDOT:PSS/CNT复合材料层22不与绝缘层3接触的区域，即PEDOT:PSS/CNT复合材料层22完全封装于封装体4和基板1相之间，这样可以降低环境温度对PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的干扰。两个电极23间隔设置在绝缘层3远离基板1的表面上，电极23可以是铜电极23等，电极23的一端伸入封装体4并与PEDOT:PSS/CNT复合材料层22电性连接，电极23的另一端位于封装体4外侧，用于与温度检测单元20电性连接，即在本实施例中，电极23伸出封装体4的一端即为热敏传感器2的检测点21。
如图2所示，为了提高PEDOT:PSS/CNT复合材料层22与电极23之间的电连接效果，PEDOT:PSS/CNT复合材料层22覆盖在电极23上，即生产时，可以先在绝缘层3上设置电极23，然后再于绝缘层3上设置PEDOT:PSS/CNT复合材料层22。
在本实施例中，PEDOT:PSS/CNT复合材料层22由设置在绝缘层3上的PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的混合液固化后形成，这样PEDOT:PSS/CNT复合材料层22可以直接成型在绝缘层3上，使生产更加简单方便。其中，为了提高PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的热敏性能，在本实施例中，混合液中，PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的比例为3:1。
在本实施例中，电极23为设置在绝缘层上的金属层，这样可以降低温度感测组件10的厚度，有利于温度检测器100的薄型化设计。另外，电极23可以是铜层、银层等，生产时，电极23可以通过网印、溅射、蒸镀等方式成型在绝缘层3上。
在本实施例中，温度检测单元20与温度感测组件10的两个电极相接，用于检测PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的电阻值，同时温度检测单元还可以根据PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的阻值与其温度的对应关系得到PEDOT:PSS/CNT复合材料层22的当前温度，进而可以得到目标物体的温度。然后温度检测单元20会控制输出单元30向用于输出目标物体的温度值。其中，输出单元30可以是扬声器等，以便通过音频方式将目标物体的温度输出给用户。输出单元30也可以是显示屏等，以便通过文字、数字或在图像等方式将目标物体的温度输出给用户；此外，输出单元30也可以相应的表盘等，以便通过指针指示的方式将目标物体的温度输出给用户。
如图4所示，在实际产品中，对热敏传感器2的阻值的检测可以通过电源5、电流表6等设置来实现，电源5、电流表6以及热敏传感器2串接在一起，这样便可以测量热敏传感器2的阻值，然后根据热敏传感器2的阻值和温度的对应关系确定热敏传感器2的温度，进而可以得到目标物体的温度。
在实际生产时，电流表6可以是机械电流表，主要包括外壳61、电磁线圈62、永磁体63、转轴64、指针65以及表盘66，其中，电磁线圈62、永磁体63、转轴64、指针65设置在外壳61内，永磁体63设置在电磁线圈62的外侧，转轴64与电磁线圈62固定连接，且转轴64可转动地安装在外壳61上，指针65固定在转轴64上，电磁线圈62与电源5、热敏传感器2串接，通电后电磁线圈62可以带动转轴64转动，进而带动指针65转动以移动在表盘66的相应刻度线处。电磁线圈62的转动角度与热敏传感器2的阻值之间具有线性关系，所以可以根据热敏传感器2的阻值和温度的对应关系将电流表6的表盘66上刻度值改成相应的温度值，以方便用户查看。可以理解的，在本实施方式中，电源5和电流表6中的电磁线圈62、转轴64等便相当于是温度检测单元20，电流表6的指针65和表盘66便相当于是输出单元30。
本发明还提供了一种穿戴装置，该穿戴装置使用了上述任意实施例所述的温度检测器100，其中，该穿戴装置可以是智能手环等终端产品。
可以理解的，在实际生活中，温度检测器100也可以单独使用，此时为了使温度感测组件10与目标物体接触紧密，如图5所示，在另一实施例中，温度感测组件10还包括自粘胶7，自粘胶7设置在基板1的接触面11上。同时，自粘胶7可以重复使用，当对某一目标物体检测完成后，可以取下温度感测元件10，以便下一次使用时再次通过自粘胶7粘接在相应的目标物体上。在本实施例中，自粘胶7可以是水凝胶等具有导热特性的自带粘性的胶体。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种温度感测组件，其特征在于，包括：
基板，具有相背设置的接触面和承载面，所述接触面用于与目标物体接触；
热敏传感器，设置在所述承载面上，以接收从所述基板传递的热量；所述热敏传感器具有两个间隔设置的检测点，以便通过外电路检测所述热敏传感器的阻值；
封装体，设置在所述承载面上，并覆盖所述热敏传感器，其中，所述封装体由聚合物胶液固化后形成，所述检测点从所述封装体处露出。
2.根据权利要求1所述的温度感测组件，其特征在于，所述封装体的导热系数小于或等于0.2W/(m·K)。
3.根据权利要求1所述的温度感测组件，其特征在于，所述热敏传感器包括PEDOT:PSS/CNT复合材料层，设置在所述承载面上，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层的阻值会随着温度的变化而改变。
4.根据权利要求3所述的温度感测组件，其特征在于，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层完全封装于所述封装体和所述基板相之间；所述热敏传感器还包括电极，所述电极的第一端位于所述封装体内，并与所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层电性相接，所述电极的第二端位于所述封装体外侧，所述电极的第二端即为所述检测点，其中，所述电极的个数为两个，两个所述电极间隔设置；及/或
所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层由设置在所述基板上的PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的混合液固化后形成。
5.根据权利要求1所述的温度感测组件，其特征在于，所述基板为金属基板；所述温度感测组件还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述基板和所述热敏传感器之间，以便使所述基板和所述热敏传感器电性隔离。
6.根据权利要求5所述的温度感测组件，其特征在于，所述基板为金属基板，在由所述基板至所述热敏传感器的方向上，所述基板的厚度小于0.01m；及/或
所述热敏传感器包括PEDOT:PSS/CNT复合材料层和电极，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层的阻值会随着温度的变化而改变，所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层完全封装于所述封装体和所述基板相之间；所述电极的第一端位于所述封装体内，并与所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层电性相接，所述电极的第二端位于所述封装体外侧，所述电极的第二端即为所述检测点，所述电极的个数为两个，两个所述电极间隔设置；所述PEDOT:PSS/CNT复合材料层由PEDOT:PSS油墨和CNT油墨的混合液固化后形成，所述电极为设置在所述绝缘层上的金属层。
7.根据权利要求1所述的温度感测组件，其特征在于，所述温度感测组件还包括自粘胶，设置在所述接触面上。
8.根据权利要求7所述的温度感测组件，其特征在于，所述自粘胶为水凝胶。
9.一种温度检测器，用于检测目标物体的温度，其特征在于，包括：
温度感测组件，所述温度感测组件如权利要求1-8任意一项所述；
温度检测单元，与所述温度感测组件电性连接，用于检测所述温度感测组件的热敏传感器的电阻值，以便得到目标物体的温度；
输出单元，与所述温度检测单元电性连接，用于将目标物体的温度输出给用户。
10.一种穿戴装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的温度检测器。
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