CN207689020U - 一种吸盘式温度报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种吸盘式温度报警器，包括吸盘和测量报警组件；吸盘吸附在饮用器的外壁上，盘面外侧中央的根部设有带圆形凹坑的凸台；测量报警组件包括：后盖、测温头、电路板组件、非灯光报警元件、电池、前盖；测温头内部包括热敏电阻或数字测温芯片；测温头圆柱形，被插入到以圆形凹坑为采热点的凸台中采集采热点的温度；所述电路板组件上设有低功耗的微控制器、训练按键和LED灯；微控制器读取来自于测温头表征所述采热点的当前温度的电压或温度数据，当温度下降到训练温度时发出灯光和非灯光报警；训练按键用于训练测量报警组件，使微控制器能记住报警时采热点的温度。本实用新型结构紧凑、体积小、重量轻、美观漂亮，适配于绝大多数饮用器具。

Description

一种吸盘式温度报警器

技术领域

本实用新型属于日用品领域，涉及到一种吸附在杯子、药碗、奶瓶等饮用器的外壁上的吸盘式温度报警器。

背景技术

于某些场合，比如上班族饮用茶水或咖啡、病人喝中药、婴儿喝奶瓶中的奶粉等，均存在对饮杯、药碗、奶瓶等饮用器内的热液体进行温度测量和告警的使用需求，这会产生很大的便利：上班族能在最佳饮用温度下喝到最佳口感的茶水或咖啡；病人能避免喝到过凉的汤药；婴儿能喝到最适宜的奶水且不会有任何烫伤。无论哪种需求，都要求报警器的温度测量尽量准确。

最大的潜在消费群体是办公室白领，多数办公室工作人员上班都会先冲泡一杯茶叶或者咖啡，从开始冲泡到最佳的饮用温度，通常需要十几分钟以上的时间，这段时间由于工作繁忙很容易忘记喝水，待口渴时，茶水或咖啡早凉了。茶水凉了还能喝，只是茶香变淡，咖啡凉了则因存在腥味而变得非常难喝，因此很需要一种温度报警器来提醒他们及时喝水。由于人们对各种材质或造型的杯子等饮用器各有喜爱，不能要求他们购买市场份额很小的温度报警器杯。现有温度报警杯并未普及开来，主要原因是温度报警功能不独立于饮用器，这种二合一产品很难在各个方便都使用户满意。

温度报警器通过测温传感器来测温并在达到报警温度时通过声光等方式来报警，技术并不复杂，但为何好的市场产品很少，这要从设计的本原追溯，设计的关键在于要找到一个合适的采热点，把测温传感器放在该采热点内测量采热点的温度，然后通过该采热点温度进一步得到热液体的实际温度：如果采热点就是杯中的热水，那么测量的温度就是热水实际温度；如果把采热点放在杯体上，那么测量的温度还要加上一个修正值才是热饮的温度，修正值并不是一个常数，通常经过校准得来。

传统的方法是以饮用器的外壁某处作为采热点，比如底部或者侧面，这种方式有两个容易被产品研发人员忽略的缺点：（1）如果采用非红外形式传感器比如热敏电阻测温的技术，通常需要对饮用器外壁进行某些工艺处理（比如嵌入、装饰），那么比较适应于开发饮用器和报警器合体的产品，这样用户挑选产品的时候，必须既满意饮用器的设计又满意报警器的设计，随着现代消费人群的审美观越来越强，购买越来越挑剔，这种产品很难有大的销量；（2）如果使用红外传感器进行测量，比较适应于开发饮用器和报警器非合体的产品，比如配有红外测温底座的奶瓶，但红外测温成本高，容易测量不准，特别是玻璃杯存在折射和反射红外线的情况，当然用红外测温的成本较高，对销售也不利。

本实用新型的发明人认为，把采热点放在饮用器本身上的思路会限制开发饮用温度报警产品的创新，开发小体积的、低成本的、能适应于独立于现有饮用器的温度报警器具有更高的市场价值，开发的产品还应美观、具有艺术性。

实用新型内容

基于上述观点，提出一种吸盘式温度报警器，具有很小的尺寸，吸附在杯子、药碗、奶瓶等饮用器的外壁上，具有温度报警的功能。

本实用新型提出的方案基于利用吸盘形成一个新的采热点的设计思路，虽然这个采热点获得的热量来自饮用器的外壁，显然与其他直接把饮用器的外壁当成采热点的方案不同，这个新采热点的温度与饮用器外壁的温度接近，却是实现小型化、低成本、独立的温度报警器的重要前提。

对采热点的要求是：（1）与杯中热的液体之间的温差尽可能小，越小的温差使测量的温度越准确；（2）热稳定性好，不受环境气流等环境因素的影响，保证能为测温传感器提供一个良好的测热环境，采热点的温度波动越小越好，应当呈随时间单调下降的特征，单调下降的含义在于，采热点不但能很好地接收热点，还能很好地把热量传递出去，即不能有积热，积热将会使采热点的温度不随时间下降而变得平坦或者暂时性上升，这本质上使得采热点的温度和饮用器中的温度不同步变化，在这样的采热点测温将失去精确性；（3）适合测温头的装配，即采热点能非常适合安装测温传感器。

吸盘正是满足上述采热点要求的理想结构，吸盘具有一个锥筒状且较大面积的光滑盘面，当盘面吸附在饮用器外壁上时，大的盘面面积能保证从杯体上吸收足够的热量，由于吸盘的导热系数高于空气的导热系数一个数量级，热量将汇集到吸盘中央，如果在吸盘外侧的中央根部用圆筒围起来，那么就在圆筒内部特别是圆筒的底部形成一个理想的采热点，该采热点内温度较高并且稳定，并同时满足上述采热点的所有要求。如果再设计一个测温传感器塞入到圆筒内，即可形成一个新型的温度报警器。这样可以利用吸盘的盘面把温度报警器吸附在各种杯体上，这正是本实用新型的实用新型思路。

为满足以上要求，采用以下技术方案：

一种吸盘式温度报警器，贴在装有热液体的饮用器的外壁，当热液体的温度降到用户设定的温度时能发出灯光报警或者非灯光报警，所述非灯光报警包括声响报警或无线信息报警；包括吸盘和测量报警组件；所述吸盘采用软塑料制成，具有能吸附在所述饮用器的外壁的锥筒状盘面，盘面外侧中央的根部设有带圆形凹坑的柱状凸台，圆形凹坑内部靠近坑底的区域为采热点；吸盘中允许添加导热填料以增强导热能力；所述测量报警组件包括：后盖、测温头、电路板组件、非灯光报警元件、电池、前盖；前盖和后盖的外侧印有艺术性的花纹或图案，两者通过活动连接形式构成安装电路板组件和电池的封闭空间；电路板组件被安装在后盖上；电池处于前盖和电路板组件之间；所述测温头带有至少两根引线被焊接在电路板上，测温头内部包括热敏电阻或数字测温芯片被导热型环氧树脂或其他电子密封材料所封装；测温头圆柱形的外形与所述吸盘上的圆形凹坑匹配；测温头被插入吸盘上圆形凹坑内被固定，同时也使得测量报警组件随之被固定；所述电路板组件上设有低功耗的微控制器、训练按键和LED灯，它们被焊接在一个印制板的一侧，印制板的另一侧与电池的一端相连；微控制器读取来自于测温头表征所述采热点的当前温度的电压或温度数据；训练按键用于训练测量报警组件，使微控制器能记住报警时采热点的当前温度，被训练的温度数值被保存在微控制器的内存中；当温度下降到用户训练温度数值时，微控制器驱动LED灯和非灯光报警元件分别发出灯光报警和非灯光报警；所述LED灯为单色或多色灯；所述电池为一次性或可充电的纽扣电池；非灯光报警元件为能发出报警声响或无线报警信息的电子器件。

进一步地，所述活动连接形式包括螺纹、插接和卡接，活动连接的目的是使用户能够卸下前盖自行更换电池。

进一步地，所述花纹或图案，包括：京剧脸谱、花卉图案、生肖图案、人物图案、手绘花纹、卡通人物、照片转印。

进一步地，所述前盖为平面、弧面或3D卡通动物造型。

再进一步地，所述非灯光报警元件为压电蜂鸣片，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述压电蜂鸣片安装在后盖内，并与设有出音孔的后盖形成共鸣腔；在所述电路板组件上设有用于连接压电蜂鸣片电极的镀金弹簧，后盖中央的圆孔直径等于吸盘柱状凸台的直径。

再进一步地，所述非灯光报警元件为贴片压电式蜂鸣器，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述贴片压电式蜂鸣器焊接在所述电路板组件上，后盖中央的圆孔直径大于吸盘柱状凸台的直径，吸盘的柱状凸台和后盖圆孔之间的环状空隙为报警声响的传出通道。

再进一步地，所述非灯光报警元件为贴片压电式蜂鸣器，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述贴片压电式蜂鸣器焊接在FPC柔性板上，贴片压电式蜂鸣器和FPC柔性板被安装在前盖和电池之间，FPC柔性板的薄膜带线与电路板组件相连；电路板组件从而获得电池的电能并且能向贴片压电式蜂鸣器输出驱动PWM信号；所述前盖上设有开有出音孔供报警声响传出。

所述非灯光报警元件为贴片电磁式蜂鸣器；贴片电磁式蜂鸣器被焊接在电路板组件上；后盖中央的圆孔直径大于吸盘柱状凸台的直径，吸盘的柱状凸台和后盖圆孔之间的环状空隙为报警声响的传出通道。

再进一步地，所述非灯光报警元件为蓝牙收发器；蓝牙收发器安装在所述电路板上，允许采用微控制器和蓝牙收发器二合一单芯片集成电路（片上系统SOC）；蓝牙收发器把无线报警信息发向任何配对的或非配对的蓝牙设备，通过蓝牙设备发出报警声响、报警语音或报警音乐。

一种采用DC-DC升压集成电路结合模拟换向电子开关驱动压电蜂鸣片的方法：把纽扣电池输出的低电压通过DC-DC升压集成电路升为高电压，送往模拟换向电子开关作为供电和驱动电源，然后通过微控制器的蜂鸣I/O输出控制端输出PWM方波控制模拟换向电子开关，使接在模拟换向电子开关两个公共端的、串联有防震电阻的压电蜂鸣片的两个电极来回地在高电压和地之间切换。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：（1）跳出以容器外壁作为采热点的传统思路，利用吸盘的结构形成新的采热点，在该采热点安装温度探头的所获得的性能与在饮用器外壁上安装温度探头所获得的性能几乎相当；吸盘还被本实用新型用于吸附在各种饮用器的外壁上实用，这大大拓展了吸盘的用途，本实用新型在吸盘的利用上是一种创新；（2）通过DC-DC升压集成电路结合模拟换向开关的方案来驱动压电蜂鸣片是一种创新，传统实用三脚电感由于体积太大完全不能应用于这种形式的温度报警器，同时在压电蜂鸣片的中央开孔并与开有出音孔的后盖形成共鸣腔也是一种创新，完美地实现了小的产品体积；（3）本实用新型结构紧凑、体积小、重量轻，适用于现有绝大多数饮用器具，大大拓展了销售市场空间；（4）本实用新型的前盖和后盖上印有花纹或图案，使得本实用新型即为实用器也为艺术品，另外，还可以把前盖设计为3D卡通动物造型，这使得本实用新型能够得到从儿童到老年所有年龄段的人群的认可，尤其以较低的成本和多变的产品风格，具有很轻的市场竞争力。

附图说明

图1 本实用新型实施例1的外形示意图，为本实用新型典型的外观形状；

图2 吸盘的外形图，展示了吸盘的结构形状；

图3 实施例1的剖面图，展示了压电蜂鸣片安装在后盖上的布局方式，也展示了其他组成之间的结构层次和连接关系；

图4 实施例1的爆炸图，进一步展示了实施例1内部组成的具体结构形状及装配关系；

图5 实施例1使用的贴片蜂鸣片的外形图，展示了压电蜂鸣器中心的圆孔，这使得本蜂鸣片具有与市场上现有压电蜂鸣片明显不同的特征；

图6 DC-DC升压集成电路结合模拟换向电子开关来驱动蜂鸣器的方案之原理图，借此说明该方案的原理和优点；

图7 实施例2的剖面图，展示了贴片压电式蜂鸣器安装在电路板组件上的布局方式；

图8 实施例3的剖面图，展示了贴片压电式蜂鸣器安装在前盖和电池中间的布局方式；

图9 实施例4的剖面图，展示了贴片电磁式蜂鸣器安装在电路板组件上的布局方式。

图中：

10—吸盘、20—测量报警组件；

101—盘面、102—柱状凸台、103—圆形凹坑、104—采热点、201—前盖、202—电池压簧片、203—电池、204—隔离环、205—电池座环、206—电路板组件、207—测温头、208—非灯光报警元件、209—后盖、210—键帽、211—导光块、212—镀金弹簧、213—FPC柔性板、214—共鸣腔、215—绝缘布；

2011—出音孔、2021—簧片、2061—微控制器、2062—DC-DC升压集成电路、2063—模拟换向电子开关、2064—训练按键、2065—LED灯、2066—其他阻容感电子元件、2067—印制板、2068—连接电池正极的焊锡凸起、2069—连接电池座环的焊锡凸起、2071—空心管、2072—热敏电阻、2073—导热型环氧树脂、2074—引出线、2081—压电蜂鸣片、2082—贴片型压电蜂鸣器、2083—贴片型电磁蜂鸣器、2084—蓝牙收发器、2091—出音孔；

20811—压电蜂鸣片中心的圆孔、20812—金属振膜、20813—压电陶瓷层、20814—镀银层。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型技术方案进行简明扼要地介绍，同时也一并阐述本实用新型实施例具备的优点，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1为本实用新型实施例1的外形示意图，这是本实用新型典型的外观形状，本实用新型的各种方案的产品都和图1所示的外形大致相同，图1中可见本实用新型的外形小巧、漂亮；图1的另一个意义在于展示本实用新型的两大组成：吸盘10和测量报警组件20。从后面的说明中可以看出，这两部分可以分离和重新组合，这使得本实用新型具有很大的优点，即最终产品可以可提供五颜六色的吸盘供用户随心更换他们喜欢的颜色，以提升用户的使用体验。

使用时把吸盘10吸附在装有热液体饮用器的外壁，这里所述的饮用器包括：茶杯、咖啡杯、药碗、奶瓶等，不包括具有中空夹层的保温杯，也不适用于表面粗糙或者起伏不平的饮用器。

图2为吸盘的外形图，展示了吸盘的结构形状；参考图2，吸盘10采用塑料制成，具有一个锥筒状的盘面101，在盘面外侧的中央设有柱状凸台102，柱状凸台102的中央为圆柱形的圆形凹坑103，圆形凹坑103靠近坑底的区域为采热点104。圆形凹坑103非通孔，显然具有底部不会使盘面101漏气（可参考图3通过剖面图进一步了解吸盘10的形状）。吸盘的制造中允许使用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导热性能。盘面10与饮用器接触的吸附面被制造为柔软适度和极为光滑，确保在挤出空气后能牢牢地吸附在饮用器的外壁上。用户使用时，可在饮用器外壁涂抹少量自来水以增强吸附力。由于测量报警组件20的重量很轻，本发明能可靠地吸附在所述的饮用器上。洗刷饮用器的时候，可以把吸盘连同本实用新型取下来，洗完后再装上。

本实用新型是利用吸盘的结构形成一个相对稳定的导热环境来实现热量的感知的：吸盘10通过盘面101与饮用器外壁的接触面接收来自饮用器中热液体的热量，集中传导到柱状凸台102，在圆形凹坑103的内部形成一个热量相对集中、温度较高并且相对稳定的采热点104；所述相对稳定是指较少受到空气中气流或其他环境的影响并且具有良好的传热疏热的能力，这个采热点的最佳位置就是圆形凹坑103坑底附近的区域，如果把测温头207放在该处，就能良好地、同步地感知杯中水温的高低。可见，吸盘结构形成的采热点的主要优点是利用盘面101的与饮用器之间较大的紧密接触面积吸收杯体的热量，并且集中地传递到柱状凸台102的圆形凹坑103，在此形成局部温度较高的采热点。采热点受到外层材质的隔热性保护，比较稳定，温度不易上下跳变，有助于实现高精度的温度报警。

虽然吸盘为塑料制品，不属于高导热材料，采热点的温度与饮用器外壁的温度存在温差，但这种温差很小，一般在1℃~2.5℃之间，与陶瓷杯动辄20℃左右的温差可以忽略，尤其是吸盘采用导热填料均匀填充后以后，这种温差更小，因此，在该采热点安装温度探头的所获得的性能与在饮用器外壁上安装温度探头所获得的性能几乎相当。

本实用新型采用训练机制，即根据训练时得到的训练温度值进行报警，所述训练温度值是用户通过训练步骤得到的、对应于饮用器内热液体的理想报警温度的、测温头测量的、最终保存在微控制器内存中的采热点温度。如果测温头测量的温度高于训练温度值不会报警；一旦温度低于训练温度值则发出报警。为了避免误报警，本实用新型只在监测到短时间内的温度比环境温度（前一段时间比如3分钟之内的温度平均值）存在快速上升的情况才会启动报警，这种快速上升说明饮用器中刚刚倒入了热水。

训练机制的理论基础是测温头测量的温度与饮用器中热的液体之间的实际温度存在随时间变化的温差，这种温差表现为随时间变化的温差曲线，这种温差曲线在每次测量时都能基本保持稳定，仅随着环境温度变化而轻微变化，而这种环境温度变化是可以很容易地通过微控制器内预存的修正值来修正，修正值在出厂时通过试验统计数据预装设定。

下面根据非灯光报警元件所采用不同元器件，分成几个实施例来单独说明，几个实例所具备的某些个别技术特征并不是该实例所独有，可以根据产品开发需要对不同实例的技术特征进行组合。

实施例1

本实施例采用压电蜂鸣片作为非灯光报警元件，报警的形式为“灯光报警+声响报警”。

图3为实施例1的剖面图，展示了压电蜂鸣片安装在后盖上的布局方式，也展示了其他组成之间的结构层次和连接关系。参考图3，吸盘10的圆形凹坑103内为测温头207，测温头207包括：空心管2071和热敏电阻2072，热敏电阻2072被导热型环氧树脂2073密封在空心管2071内且位于吸盘10的采热点104上；热敏电阻2072露出的引出线2074穿过印制板2067上的过孔被焊接在印制板2067的另一侧，从而使测温头207被固定。当测温头207被插入到圆形凹坑103内时，整个测量报警组件20也随之被固定。用手分别握住测量报警组件20和吸盘10，可把测温头207从吸盘10中拔出，即测温头207和吸盘10两者允许分离和重新组合。空心管2071的直径稍大于圆形凹坑103的直径，使得空心管2071和圆形凹坑103形成过盈配合，过盈配合还要考虑到制造吸盘的塑料之弹性，使测温头和吸盘的之间的松紧程度适中。

测温头207可以单独作为一种特殊的元器件制造，也可以配合吸盘10自行灌装生产，方法为：把吸盘10按盘面101朝下的方向平放在平整台面上，在圆形凹坑103的底部上一层极薄的脂油（黄油或硅油），把空心管2071插入到圆形凹坑103内，把带引线的热敏电阻2072放入到空心管2071内部，再往里面倒入调制好的导热型环氧树脂2073，然后使用一次性夹具把引出线2074固定后搁置24小时即可。

电路板组件206主要包括微控制器2061、训练按键2064和LED灯2065，它们被安装在印制板6067上朝向吸盘10的一侧，印制板6067的另一侧通过连接电池正极的焊锡凸起2068与电池203的正极连接；微控制器2061与测温头207连接，读取测温头207送来表征当前温度的电压，在内部转换成温度数据；训练按键2064用于训练测量报警组件20，被训练的温度数值（报警时测温头测量的温度）被保存在微控制器2061的内存中；微控制器2061为带有A/D转换器、具有低功耗工作模式的处理器，工作在低功耗的间隙工作状态，内部定时器以每30s~300s的时间间隔被唤醒工作后再次进入睡眠状态；在唤醒工作期间，一旦测温头207测量的温度下降到用户训练的温度数值时，微控制器2061立即驱动LED灯2065和压电蜂鸣片2081分别发出灯光报警和声响报警。

本实施例采用压电蜂鸣片2081作为发声器件，主要原因是压电蜂鸣片消耗的能量比电磁蜂鸣器要低得多。但是，由于压电陶瓷本身的特点，压电蜂鸣片的所需的驱动电压较高。电池203电池通常为一次性或可充电锂离子纽扣电池，本实例中优选地采用CR2032纽扣电池，其输出电压为3.0V，如果用过一段时间以后，由于输出电压降低，就不能很好地驱动压电蜂鸣片2081发声，导致压电蜂鸣片2081发出的蜂鸣声较小。为了提高压电蜂鸣片2081的响度（声压），本实施例采用DC-DC升压集成电路2062结合模拟换向电子开关的方案来驱动压电蜂鸣片2081，方法为：把纽扣电池输出的低电压通过DC-DC升压集成电路升为高电压，送往模拟换向电子开关作为供电和驱动电源，然后通过微控制器的蜂鸣I/O输出控制端输出PWM方波控制模拟换向电子开关，使接在模拟换向电子开关两个公共端的、串联有防震电阻的压电蜂鸣片的两个电极来回地在高电压和地之间切换。

下面通过图7详细阐述DC-DC升压集成电路结合模拟换向电子开关驱动蜂鸣器的方案。参考图7给出的原理图，DC-DC升压集成电路SGM6603把纽扣电池+2.4（旧电池）至+3.0V（新电池）的电压升压为+5.0V，送给模拟换向电子开关SGM3005作为电源和驱动压电蜂鸣片的电源。当微控制器2061来的BEEP_CTL为低电平时，SGM3005内部的开关所处的状态如图中所示，+5V经过NC2、COM2到达压电蜂鸣片的b端，压电蜂鸣片的a端则经过防震电阻R1、COM1、NC1连接到地；当微控制器2061来的BEEP_CTL为高电平时，SGM3005内部的两个电子开关同时发生切换，压电蜂鸣片的b端经过COM2、NO2连接到地，压电蜂鸣片的a端则经过防震电阻R1、COM1、NO1连接到+5.0V，由此实现了把压电蜂鸣片2081的两极来回地在+5.0V和地之间切换的目的，只要BEEP_CTL为PWM方波，就能使压电蜂鸣片2081被+5.0V在前后半周来回驱动。图7中，L1为储能电感（升压电感）、C1为输入电容、C2为输出滤波电容、R1为防震电阻，R1的作用是避免SGM6603自激震荡，原因是压电蜂鸣片为容性负载。当报警完毕，微控制器2061输出的BEEP_EN为低电平，把SGM6603置于关断状态，只消耗不到1μA的电流，同时也变相地切断了SGM3005的工作；下次报警时，把BEEP_EN置为高电平即可。DC-DC升压集成电路可供选择的型号很多，模拟换向电子开关可选择双通道单刀双掷的开关或双刀双掷开关。

本实用新型提出的DC-DC升压集成电路结合模拟换向电子开关驱动蜂鸣器的方案具有明显优点：（1）无论电池新旧，蜂鸣器发出的报警声响基本相同，并且电池续航能力得以增强，如果不采用这项技术，即便电池尚有剩余电量，也会因为报警声响过低而不得不更换新电池；（2）驱动效率高，前后半周均驱动蜂鸣器，比传统开关管前半周驱动的效率提高一倍；（3）小型化，避免了传统使用三脚电感存在较大的体积无法做到产品小型化的问题，传统三脚电感因为需要100mH以上的电感，体积很大以至于完全不能应用到小体积的本实用新型产品中，另外，三脚电感还存在较大的直流电阻引起的功率损耗和发热问题。

这里提供另一种驱动压电蜂鸣片的方法，可供本实用新型的低档产品使用：把压电蜂鸣片的两端分别接到微控制器两根I/O端口，并把微控制器两根I/O端口均设为输出模式，在PWM波的前半周，使一根I/O端口为高电平，另一根I/O端口为低电平；在PWM波的后半周，各自颠倒两根I/O端口的电平。这种方法基于现代微控制器一般能够输出约20mA的电流的实际情况，不需要增加电子元件器，成本较低，驱动效率也高，但是如前所述，存在电池用久以后声音很小的问题，电池续航能力不高。

图3中可看到焊接在印制板2067上的DC-DC升压集成电路2062，由于被遮挡的原因看不到模拟换向电子开关2063（可以从图4的爆炸图中看到）。为了驱动电蜂鸣片2081，需要把模拟换向电子开关2063的两个公共端输出连接到驱动电蜂鸣片2081靠中心的镀银层20814（请参考图5）和靠边沿的金属振膜20812（请参考图5）上，这是通过在印制板2067上焊接能导电的两根镀金弹簧来实现的，镀金弹簧起到了电连接的作用。

图3中还可以看到电路板组件206上的其他阻容感电子元件2066，这代表集成电路所必须的外围元件，并非具体指某一特定的电阻、电容或者电感。

微控制器2061具有5个工作状态：待训练、训练、低频率监视、高频率监视和告警；除告警状态外，在其他状态中，微控制器2061均工作在间隙工作状态，优选地，唤醒时间间隔分别为300s、30s、90s、30s。待训练状态是指本实用新型尚未经过训练，微控制器内部没有保存有训练温度值的状态，用户首次使用必须要进行温度训练；训练状态是指用户正在进行训练，当用户按下训练按键2064时，微控制器把当前测量的温度值作为训练温度值保存在内存中，同时结束训练状态，转入到低频率监视状态；低频率监视是指微控制器以较低的频次监视温度，当检测到温度迅速上升即判断饮用器中刚刚倒入了热液体，立即转入到高频率监视状态；高频率监视是指微控制器以较高的频次检测温度，一旦发现温度值低于训练温度值，则立即转入告警状态；告警状态驱动LED灯或非灯光报警以后，重新进入低频率监视状态。

为方便用户按压训练按键204，本实施例设计了安装在后盖209的侧面上的键帽210，用户按下或者松开键帽210时，键帽210内侧压住或松开训练按键2064的舌形开关，使印制板2067上的训练按键2064接通或者关断。

为方便用户观察灯光报警指示，本实施例设计了导光块211把LED灯2065发出的灯光导出到后盖209的外侧，当然不用导光块211的话也可采用侧发光的LED灯。

印制板2067上设有连接电池正极的焊锡凸起2068，使得电池203的正极能直接连接到印制板2067并为板上的集成电路供电；电池203的负极是通过电池压簧片202、电池座环205连接到印制板2067的。电池压簧片202带有多个富有弹性的辐射状簧片2021（请参考图4），压在电池座环205的顶端，实现了电池压簧片202和电池座环205的电连接，由于电池座环205与印制板2067通过焊锡焊接的方式相连，达到了把电池203的负极连接到印制板2067之目的，因此，电池座环205具有电连接和固定电池203的双重作用。更换电池时，用户需卸下前盖201，胶粘在前盖201内侧的电池压簧片202一并被卸下，露出电池203，倒转本实用新型产品的方向使电池203掉出或使用工具取出电池203，然后更换新电池，再把前盖201装回。为避免电池203的正负极短路，塑料制成的隔离环204夹在电池座环205和电池203之间。绝缘布215处于电池203的正极和印制板2067之间，目的是防止电池203的正极与测温头207引线2074在电路板2067上的锡焊点短路。作为替换，焊锡凸起2068可换成金属弹片。

LED灯2064为单色或多色灯。除了报警用途外，所述LED灯2064的点亮还能指示本实用新型的工作状态以及开机和关机指示。对单色灯而言，使用动态闪烁来指示当前的工作状态，不同的闪烁频率和闪烁次数代表不同的工作状态；对于多色灯而言，还可以使用不同的颜色来指示不同的工作状态。

压电蜂鸣片2081被安装在后盖209上，为了便于装配，在后盖209上设有一个小的台阶，装配时使用粘接工艺把压电蜂鸣片2081的外沿粘接在该台阶上。压电蜂鸣片2081和后盖209形成一个共鸣腔214；后盖209上开有出音孔2091。共鸣腔214的容积和出音孔2091的直径得以优选，使得从出音孔2091发出的报警声响达到最大。压电蜂鸣片2081的中心开有圆孔（请参考图5），以便吸盘10的柱状凸台102得以穿过，圆孔的直径和柱状凸台102的直径相同。

图3中还可以看到前盖201为平面形状，前盖201具有重要的外观属性，从其他实施例可看到，前盖可为弧面或3D卡通动物造型。

图4为本实施例的爆炸图，进一步展示了本实施例内部组成的具体结构形状及装配方法。参考图4，可明显看出电路板组件206的形状和内部的组成；还可以看出电池压簧片202的形状，电池压簧片202和电池座环205均为金属薄板冲压而成的导电零件，电池压簧片202的弹性簧片2021压在电池座环205的顶部，形成了电连接；电池座环205的底部带有折弯，这些折弯扣在印制板2067的边沿开口处，并使用焊锡焊牢（请参考图3中连接电池座环的焊锡凸起2069），使得电池压簧片202把电池203的负极电连接到电路板组件206上并为板载集成电路供电。需要提示的是，为清晰起见，图4中省略了属于装配阶段的绝缘布215。

图5为本实施例使用的贴片蜂鸣片的外形图，展示了压电蜂鸣片中心的圆孔20811，这种中央开孔的蜂鸣片与市场上现有压电蜂鸣片明显不同，需要在工厂定制或者自己在中央钻孔，这种中央开孔的蜂鸣片和后盖形成的共鸣腔以及在后盖上开出音孔是为了完美地实现产品小型化的一种微创新。

本实例中，前盖201和后盖209均采用0.2mm金属薄板模具冲压而成；图3中可以看到前盖201冲压形成的卷边。模具冲压可获得较低的生产成本。前盖201和后盖209也可用塑料制成，用塑料制成的时无需卷边（参考实施例4）。

由于不同的饮用器的外壁导热能力各异，因此本实用新型产品出厂时，测量报警组件20未经训练，用户首次使用时需要通过训练来设定用户希望告警的温度。

为了避免声响报警烦人以及为了节约电池的电量，优先地，只发出一次声响报警，比如：“嘀”或“嘀嘀”。

下面说明安装的方法：

把本实用新型的吸盘10吸附在饮用器的外壁上，按压测量报警组件20挤出吸盘10内的空气，必要时可提前在饮用器外壁抹点自来水以增强吸附能力。

下面说明开机的方法：

微控制器2061出厂时工作在关机状态，或者被称为深度睡眠状态或停机状态，仅消耗极少的电流（1μA左右）。用户首次使用时需长按训练按键帽210约3s使测量报警组件20开机，开机后以灯光闪烁连续方式指示提醒用户已经开机。

下面说明关机的方法：

长训练按键帽210约3s使测量报警组件20关机，关机前以灯光连续闪烁方式提示用户即将执行关机动作。

需要说明的是，用户使用时无需关机操作，关机操作是为出厂检验员准备的，本实用新型产品检验出厂时的状态为关机状态。

下面说明训练方法：

（1）通过LED灯2065观察，测量报警组件20处于待训练状态；

（2）向饮用器中倒入热水，测量报警组件20感知到温度快速上升后进入训练状态，LED灯2065指示已进入训练状态；

（3）用户通过实体温度计测量热水温度或试饮用觉得温度达到理想的控制温度后，单按一下键帽210然后松开，测量报警组件20将把当前监测的温度值作为训练温度值存储在微控制器2061的内存中，随即测量报警组件20进入低频率监视状态。

下面说明使用方法：

本实用新型产品训练以后，测量报警组件20工作即处在低频率监视状态，当用户往饮用器里注入热的液体以后，测量报警组件20自动进入高频率监视状态，一旦检测的温度低于训练温度值即发出报警。

下面说明重新训练的方法：

第一种方法：连按两次训练按键帽210，测量报警组件20退出当前工作状态，删除保存在内存中的训练温度值后转到待训练状态。用户需按照前述的训练方法重新训练测量报警组件20。

第二种方法：在高密度监视状态下，用户按一下训练按键帽210再松开，测量报警组件20把当前监测的温度值作为新的训练温度值，取代旧的训练温度值存储在微控制器2061的内存中。

实施例2

本实施例采用贴片压电式蜂鸣器作为非灯光报警元件，报警的形式为“灯光报警+声响报警”。

与实施例1不同，本实施例虽然也是采用压电陶瓷类型的蜂鸣器，但是这种蜂鸣器自带谐振腔和出音孔，典型的最小尺寸为9mm×9mm×1.9mm，显然放在电路板组件206上面的话，需要把测温头207的位置从中央挪动到靠边沿的位置，使得能把贴片压电式蜂鸣器布置在印制板2067上。

图7为实施例2的剖面图，展示了采用贴片压电式蜂鸣器安装在电路板组件上的布局方式，从图中看出测温头207不在印制板2067的中心，贴片压电式蜂鸣器2082被安装于印制板2067上；同时，后盖209上不再开出音孔，报警声响从后盖209中心的圆孔与吸盘的柱状凸台102之间的缝隙传出，图7中使用虚线标识报警声响的传输路径。

为清晰起见，图7中未标识出其他与实施例1相同且对本实施例说明无帮助作用的零部件。

实施例3

本实施例采用贴片压电式蜂鸣器作为非灯光报警元件，报警的形式为“灯光报警+声响报警”。

本实施例与实施例2一样，也是采用贴片压电式蜂鸣器发出报警声，区别是本实施例把贴片压电式蜂鸣器2082安装在前盖201和电池203之间；前盖201被做成圆弧形以适应贴片压电式蜂鸣器2082的安装并获得外观圆润的效果，同时前盖201上开有出音孔2011使贴片压电式蜂鸣器2082发出报警声得以传出；贴片压电式蜂鸣器2082被焊锡焊点2131焊接在一块FPC柔性板213上，FPC柔性板213通过薄膜带线与印制板2067相连，同时FPC柔性板213与压电式蜂鸣器2082连接的另一侧面上设有微凸焊点直接与电池203的负极相连，因此，FPC柔性板213的薄膜带线上至少有三根引线：蜂鸣器a端、蜂鸣器b端、电池负极。

图8为本实施例的剖面图，展示了贴片压电式蜂鸣器安装在前盖和电池中间的布局方式。从图8中可以看出FPC柔性板213的走线方向以及与印制板2067的连接。同时，从图8可看到吸盘10的柱状凸台102可做的更短，使得总体上测量报警组件20的厚度不会明显增加。

作为一种改进，可在FPC柔性板213上增加LED灯，使灯光闪烁从本实用新型的正面和侧面都能看见。

同样，为清晰起见，图8中未标识出其他与实施例1相同且对本实施例说明无帮助作用的零部件。

实施例4

本实施例采用贴片电磁式蜂鸣器作为非灯光报警元件，报警的形式为“灯光报警+声响报警”。

本实施例采用贴片电磁式蜂鸣器发声，贴片电磁式蜂鸣器的优点是体积小，典型尺寸为φ6mm×3.5mm，甚至有4.5mm×3mm×1.9mm的超小尺寸，很适合布局在印制板2067上，贴片电磁式蜂鸣器的缺点是消耗的电流大，通常需要50mA以上的电流，电池电量不足时不能输出足够的电流，容易造成哑音和破音，甚至使微控制器反复重启，因此采用贴片电磁式蜂鸣器的产品的待机时间较短。采用这种方式时，电池203应当采用可充电锂离子电池，其电压为3.6V，放电电流比一次性纽扣电池大，一个改进的方式时增加DC-DC降压集成电路供贴片电磁式蜂鸣器专用，以保证一致的报警声响并延长电池使用寿命，同时为这样的产品配备纽扣电池充电器。

图9为本实施例的剖面图，展示了贴片电磁式蜂鸣器安装在电路板组件上的布局方式。从图9可看出贴片电磁式蜂鸣器2083的体积较小，能很容易地装配在印制板2067上；图中也用虚线画出了报警声响的传输路径。

图9还展示了前盖201和后盖209之间另外一种活动连接方式：螺纹连接。当然，前盖201和后盖209采用卡接的方式也是可以的，这些连接方式对机械行业的普通技术人员来说是很容易设计并不会产生任何歧义的。由于前盖201和后盖209采用了塑料制成，因此两者的厚度稍厚。

同样，为清晰起见，图9中未标识出其他与实施例1相同且对本实施例说明无帮助作用的零部件。

实施例5

本实施例采用蓝牙收发器作为非灯光报警元件，报警的形式为“灯光报警+无线报警信息”。

所述无线报警信息是指通过无线射频发射的形式把报警信号作为传输的信息通过蓝牙无线射频信号发射出去，其他任何能与本实用新型蓝牙收发器连接（包括配对或非配对）的设备均能接收该信息，并使用这些接收设备的喇叭播放铃声、音乐或者语音来实现报警。所述设备包括：带蓝牙功能的手机、智能蓝牙音箱、智能家居系统的中央控制台。

蓝牙收发器工作在从机或者广播模式，以提供服务(service)的方式使所述设备查询并使用该信息服务，具体服务所传输的信息本实用新型不做限制，可以是一个报警标志，也可以是报警标志和温度数据，还可以是文本消息等其他形式。

蓝牙收发器被安装在印制板2067上，由于芯片技术的不断发展，允许采用微控制器和蓝牙收发器二合一单芯片集成电路，即通常所说的片上系统（SOC)。

使用蓝牙芯片的优点是：（1）由于没有蜂鸣器件，本实用新型可以做到更薄，如果选用更小的高能电池，则直径还可以做到更小；（2）待机时间更长，因为通过本实用新型自带的蜂鸣器来发声，消耗的能量比较大，而蓝牙发射器能在毫秒级时间内把报警信息发出去，然后关闭蓝牙发射器，消耗的电能很小。（3）通过设备发声，可支持音乐、语音发声，用户体验更优，甚至本实用新型可以成为智能家居的一部分。

上述实施例中，具体地，吸盘采用TPU制造，微控制器采用ST公司的STM8L151G4，电池采用南孚公司的CR2032，电池压簧片202和电池座环205采用磷铜镀镍薄板冲压制成，DC-DC升压集成电路采用圣邦微电子公司的SGM6603-5.0，模拟换向电子开关采用圣邦微电子公司SGM3005XD，LED灯2065采用宝泽光电公司的RGB0603三色灯，绝缘布采用0.18mm特氟龙高温胶布，热敏电阻采用NTC-100K（β=3950K），导热型环氧树脂采用导热环氧808AB（导热率0.8W/m•℃），贴片型压电蜂鸣器采用兴华鑫公司的LMT9018，蓝牙收发器采用TI公司CC2541。值得注意的是，上述实施例中采用的芯片型号是一种优选的型号，并非本实用新型的特定要求，并非对本实用新型的不当限定，可采用众多其他功能接近的其他型号完成同样产品设计。

下面以实施例1为例预估本实用新型的续航能力。假定：南孚公司的CR2032从3.0V下降到2.4V，总容量达到1350mAh，STM8L151G4工作时电流为4.6mA，驱动蜂鸣片时的电流上升为17mA，微控制器STM8L151G4处于休眠时连同SGM6603处于关断时的维持电流以及电路板206的漏电流合计消耗电流2μA，微控制器STM8L151G4每次醒来工作时长为8ms，低频率监视和高频率监视两个状态的唤醒时间间隔分别为90s和30s，灯光报警1s(按每秒点亮1次，每次持续点亮0.1s共点亮10次)，声响报警0.6s，本实用新型每天使用8次，那么很容易地算出一块新电池可以连续使用250天。如果要提高续航能力，需减少电路板组件206的漏电流以及优化程序，使微控制器STM8L151G4每次醒来工作时长尽可能短，假定采取措施使微控制器STM8L151G4处于休眠时连同SGM6603关断时合计消耗电流降低为1.2μA，则电池续航能力提升到315天，还有一些措施比如增加一个DC-DC降压芯片单独给微控制器2061使用。这里估计的续航能力是按照工程计算的方法估计的，实际应在开发中要考虑其他情况比如电池自放电等综合因素，通过工程优化的方法和试验验证的过程来确定电池续航时间，这也是本领域普通工程技术人员能够知晓和清楚的。

由于便携式设备中使用的微控制器厂商在微处理器节能指标上存在异常激烈的竞争，微控制器的功耗越来越小，有希望使产品的续航能力达到1~2年或者更长；另外随着电池技术的飞速，本实用新型能达到的续航能力将不会成为一个功能瓶颈。

以上实施例并未说明前盖201和后盖209外表的处理，这里一并说明。本实用新型作为一种实用产品的同时也具备了时尚属性，外壳印有艺术性花纹或图案，包括：京剧脸谱、花卉图案、生肖图案、人物图案、手绘花纹、卡通人物、照片转印等。

在其他一些实施例中，前盖201可做成3D卡通造型，比如小老虎头，把LED灯安装在小老虎的眼睛处，这可实现很多风格的各型产品，不再赘述。

在其他一些实施例中，测温头207所用的热敏电阻2072采用数字测温集成电路，比如DS18B20，此时引出线为三根。

在其他一些实施例中，可把本实用新型做成一次性产品，此时，前盖201和后盖209可通过模压一次成型，然后在外表上进行艺术性喷涂并塑封，使外观上呈现釉面一样的卓越质感。

需要说明的是，本实用新型实施例所举出参数数值只是一种优选或者清晰说明的需要，并非构成对本实用新型参数取值范围的不当限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种吸盘式温度报警器，贴在装有热液体的饮用器的外壁，当热液体的温度降到用户设定的温度时能发出灯光报警或非灯光报警，所述非灯光报警包括声响报警或无线信息报警，其特征在于，包括吸盘和测量报警组件；所述吸盘采用软塑料制成，具有能吸附在所述饮用器之外壁的锥筒状盘面，盘面外侧中央的根部设有带圆形凹坑的柱状凸台，圆形凹坑内部靠近坑底的区域为采热点；所述测量报警组件包括：后盖、测温头、电路板组件、非灯光报警元件、电池、前盖；前盖和后盖的外侧印有艺术性的花纹或图案，两者通过活动连接形式构成安装电路板组件和电池的封闭空间；电路板组件被安装在后盖上；电池处于前盖和电路板组件之间；所述测温头带有至少两根引线被焊接在电路板上，测温头内部包括热敏电阻或数字测温芯片被导热型环氧树脂所封装；测温头圆柱形的外形与所述吸盘上的圆形凹坑匹配；测温头被插入吸盘上圆形凹坑内被固定；所述电路板组件上设有低功耗的微控制器、训练按键和LED灯；微控制器读取来自于测温头表征所述采热点的当前温度的电压或温度数据；训练按键用于训练测量报警组件，被训练的温度数值被保存在微控制器的内存中；当温度下降到用户训练温度数值时，微控制器驱动LED灯和非灯光报警元件分别发出灯光报警和非灯光报警；所述LED灯为单色或多色灯；所述电池为一次性或可充电的纽扣电池；非灯光报警元件为能发出报警声响或无线报警信息的电子器件。

2.根据权利要求1所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述活动连接形式包括螺纹、插接和卡接。

3.根据权利要求1所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述前盖为平面、弧面。

4.根据权利要求1~3任一项所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述非灯光报警元件为压电蜂鸣片，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述压电蜂鸣片安装在后盖内，并与设有出音孔的后盖形成共鸣腔；在所述电路板组件上设有用于连接压电蜂鸣片电极的镀金弹簧。

5.根据权利要求1~3任一项所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述非灯光报警元件为贴片压电式蜂鸣器，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述贴片压电式蜂鸣器焊接在所述电路板组件上，后盖中央的圆孔直径大于吸盘柱状凸台的直径。

6.根据权利要求1~3任一项所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述非灯光报警元件为贴片压电式蜂鸣器，测量报警组件还包括DC-DC升压集成电路和模拟换向电子开关；所述贴片压电式蜂鸣器焊接在FPC柔性板上，贴片压电式蜂鸣器和FPC柔性板被安装在前盖和电池之间，FPC柔性板的薄膜带线与电路板组件相连；所述前盖上设有开有出音孔供报警声响传出。

7.根据权利要求1~3任一项所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述非灯光报警元件为贴片电磁式蜂鸣器；贴片电磁式蜂鸣器被焊接在电路板组件上；后盖中央的圆孔直径大于吸盘柱状凸台的直径。

8.根据权利要求1~3任一项所述的吸盘式温度报警器，其特征在于，所述非灯光报警元件为蓝牙收发器；蓝牙收发器安装在所述电路板上，允许采用微控制器和蓝牙收发器二合一单芯片集成电路；蓝牙收发器把无线报警信息发向任何配对或非配对的蓝牙设备。