CN203759857U - 利用环境余热供电的无线温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种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；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；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。本实用新型通过热电组件、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。
Description
技术领域
本实用新型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
本实用新型的目的是：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。
本实用新型是这样实现的：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，本实用新型通过热电组件、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。本实用新型结构简单，成本低廉，使用效果好。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为本实用新型的热电组件的结构示意图；
附图3为本实用新型的控制电路板的连接关系图；
附图4为本实用新型的工作原理框图。
具体实施方式
本实用新型的实施例：利用环境余热供电的无线温度测量装置的结构如图1所示,包括热电组件1，在热电组件1的顶部设有半导体制冷片2，在半导体制冷片2的顶部设有控制电路板6以及散热片7，半导体制冷片2的热端与热电组件1的顶面接触，半导体制冷片2的冷端与控制电路板6以及散热片7接触；热电组件1通过热电组件输出导线3与控制电路板6连接；在热电组件1的上部设有外壳4，热电组件1与外壳4之间通过螺栓9进行连接；半导体制冷片2、控制电路板6以及散热片7均封装在外壳4与热电组件1之间组成的空腔内，并在外壳4的内侧壁与上述组件的间隙之间设有隔热层8；在外壳4的顶部设有导线孔5，设置在外壳4外的温度传感器15的传感器导线穿过外壳4，与控制电路板6实现连接。
控制电路板6的组成如图3所示，包括电源管理单元6-1、温度测量与采集单元6-2以及无线收发单元6-3；电源管理单元6-1分别与热电组件输出导线3、温度测量与采集单元6-2和无线收发单元6-3连接，温度测量与采集单元6-2和无线收发单元6-3连接。
热电组件1的结构如图2所示，包括热端金属板10，在热端金属板10的上方设有12个K型热电偶12，每个K型热电偶12的工作端焊接在热端金属板10上、并形成焊点11，所有的K型热电偶12串联后通过热电组件输出导线3与控制电路板6连接；在K型热电偶12的上方设有冷端金属板13，在热端金属板10与冷端金属板13之间填充有隔热支撑层14。热端金属板10及冷端金属板13均采用导热性良好的材料，冷端金属板13与K型热电偶的冷端之间需要绝缘；使用热端金属板10紧贴于有余热可利用的设备上。
本实施例中，温度传感器15可采用热电偶或热电阻等。
本实用新型是利用热电组件收集周围环境热能并转换为电能，再通过控制电路板6的电源管理单元6-1将所述微小能量收集单元输出的微小电能进行升压和稳压，为测量与采集单元和无线收发单元6-2供电，测量与采集单元6-2包含信号调理电路和单片机，负责接收温度传感器信号，经信号调理后，送至AD转换电路后由单片机采集和处理得到对应的数字温度信号，单片机将转换后的数字温度信号送至无线收发单元6-3，无线收发单元6-3采用ZigBee无线通信协议将测量与采集单元6-2处理后得到的数字温度信号发送至接收端。
控制电路板6中各单元均可通过市售的具有相应功能的产品按本领域公知的方式进行组装，以实现上述功能。
Claims (4)
1.一种利用环境余热供电的无线温度测量装置,包括热电组件（1），其特征在于：在热电组件（1）的顶部设有半导体制冷片（2），在半导体制冷片（2）的顶部设有控制电路板（6）以及散热片（7），半导体制冷片（2）的热端与热电组件（1）的顶面接触，半导体制冷片（2）的冷端与控制电路板（6）以及散热片（7）接触；热电组件（1）通过热电组件输出导线（3）与控制电路板（6）连接；在热电组件（1）的上部设有外壳（4），半导体制冷片（2）、控制电路板（6）以及散热片（7）均封装在外壳（4）与热电组件（1）之间组成的空腔内；在外壳（4）的顶部设有导线孔（5），控制电路板（6）通过导线孔与设置在外壳（4）外的温度传感器（15）连接。
2.根据权利要求1所述的利用环境余热供电的无线温度测量装置,其特征在于：在外壳（4）的内侧壁设有隔热层（8）。
3.根据权利要求1所述的利用环境余热供电的无线温度测量装置,其特征在于：控制电路板（6）的组成包括电源管理单元（6-1）、温度测量与采集单元（6-2）以及无线收发单元（6-3）；电源管理单元（6-1）分别与热电组件输出导线（3）、温度测量与采集单元（6-2）和无线收发单元（6-3）连接，温度测量与采集单元（6-2）和无线收发单元（6-3）连接。
4.根据权利要求1所述的利用环境余热供电的无线温度测量装置,其特征在于：所述的热电组件（1）包括热端金属板（10），在热端金属板（10）的上方设有热电偶（12），热电偶（12）的工作端焊接在热端金属板（10）上、并形成焊点（11），所有的热电偶（12）串联后通过热电组件输出导线（3）与控制电路板（6）连接；在热电偶（12）的上方设有冷端金属板（13），在热端金属板（10）与冷端金属板（13）之间填充有隔热支撑层（14）。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420135296.3U CN203759857U (zh) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | 利用环境余热供电的无线温度测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420135296.3U CN203759857U (zh) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | 利用环境余热供电的无线温度测量装置 |
Publications (1)
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| CN203759857U true CN203759857U (zh) | 2014-08-06 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103839395A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-04 | 贵州大学 | 利用环境余热供电的无线温度测量装置 |
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2014
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