CN212621175U - 一种可插拔的测温模块及测温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可插拔的测温模块及测温系统，包括：腔体，置于腔体上用来连接终端设备的连接器，腔体内设有测温板，其包括：连接器电路，电源转换电路，基准电压电路；以及用于感测环境温度并生成第一电平信号的第一测温电路；连接第一测温电路，用于对第一电平信号进行线性补偿的线性补偿电路；用于感测被测物当前温度与环境温度的温度差并生成第二电平信号的第二测温电路；与第二测温电路依次级联连接的放大电路和滤波电路；连接线性补偿电路、滤波电路和连接器电路的处理器，其中，处理器用于接收第一电平信号和第二电平信号以生成通信数据、并通过连接器输出至终端设备。实施本实用新型能够提高温度测试精度。

Description

一种可插拔的测温模块及测温系统

技术领域

本实用新型涉及测温技术领域，更具体地说，涉及一种可插拔的测温模块及测温系统。

背景技术

当前市场上的手持式测温枪通常为利用测量红外线辐射热进行被测物温度的测量，其在使用中面临着电池的耗尽还出现紧急情况下无法使用的状态，同时传统的红外线辐射热测试，其精度难以保证。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种可插拔的测温模块及测温系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可插拔的测温模块，包括：腔体，置于所述腔体上用来连接终端设备的连接器，所述腔体内设有测温板，所述测温板包括：连接所述连接器的连接器电路，连接所述连接器电路的电源转换电路，连接所述电源转换电路的基准电压电路；以及

用于感测环境温度并生成第一电平信号的第一测温电路；

连接所述第一测温电路，用于对所述第一电平信号进行线性补偿的线性补偿电路；

用于感测被测物当前温度与所述环境温度的温度差并生成第二电平信号的第二测温电路；

与所述第二测温电路依次级联连接的放大电路和滤波电路；

连接所述线性补偿电路、所述滤波电路和所述连接器电路的处理器，其中，所述处理器用于接收所述第一电平信号和所述第二电平信号以生成通信数据、并通过所述连接器输出至所述终端设备。

优选地，所述第一测温电路包括负温度系数热敏电阻和分压电阻R5；

所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5相互串联后的一端连接所述电源转换电路、另一端接地，所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5的串联节点连接所述线性补偿电路。

优选地，所述线性补偿电路包括第一运放、电阻R10和电阻R25；

所述第一运放的同相输入端连接所述所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5的串联节点，所述第一运放的反相输入端经所述电阻R25连接所述基准电压电路，所述第一运放的反相输入端还经所述电阻R10连接所述第一运放的输出端。

优选地，所述第二测温电路包括热电堆感应器，所述放大电路包括第二运放、电阻R26、电阻R2、电阻R11和电容C15；

所述第二运放的同相输入端经所述电阻R26连接所述热电堆感应器的第二端，所述第二运放的反相输入端经所述电阻R2连接所述热电堆感应器的第一端和所述基准电压电路，所述第二运放的输出端经并联连接的所述电阻R11和所述电容C15连接所述第二运放的反相输入端；和/或

所述滤波电路包括第三运放、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R16、电容C2和电容C4；

所述第三运放的同相输入端经串联连接的所述电阻R14和所述电阻R15连接所述第二运放的输出端，所述第三运放的同相输入端经所述电容C2连接所述基准电压电路；

所述第三运放的输出端经所述电容C4连接所述电阻R14和所述电阻R15的串联节点，所述第三运放的输出端经串联连接的所述电阻R16和所述电阻R17连接所述基准电压电路；

所述第三运放的反相输入端连接所述电阻R16和所述电阻R17的串联节点。

优选地，所述基准电压电路包括稳压芯片U6、第四运放、电阻R3、电阻R1、电阻R13、电阻R28和电容C16；

所述稳压芯片U6的第一管脚经所述电阻R3连接所述电源转换电路，所述稳压芯片U6的第一管脚还经所述电阻R1连接所述第四运放的反相输入端，所述稳压芯片U6的第二管脚经所述电阻R13连接所述第四运放的反相输入端，所述稳压芯片U6的第一管脚经所述电容C19连接所述稳压芯片U6的第二管脚；

所述第四运放的同相输入端经所述电阻R28连接所述第四运放的输出端。

优选地，所述测温板包括第一PCB板和第二PCB板，所述热电堆感应器通过所述第一PCB板的固定、且与所述第二PCB板电性连接。

优选地，所述连接器设置于所述腔体的周圈表面上，所述热电堆感应器轴向设置于所述腔体的任意一端。

优选地，所述连接器为USB连接器。

优选地，本实用新型的一种可插拔的测温模块，还包括设于所述腔体上，用于外接用户设备的调试接口。

本实用新型还构造一种测温系统，包括：用户终端，以及如上面任意一项所述的测温模块；

所述用户终端与所述测温模块通过连接器连接，用于接收所述测温模块的通信数据，以显示被测物的当前温度。

实施本实用新型的可插拔的测温模块及测温系统，具有以下有益效果：能够提高温度测试精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种可插拔的测温模块一实施例的外部结构示意图；

图2是本实用新型一种可插拔的测温模块一实施例电路原理图；

图3是本实用新型一种可插拔的测温模块一实施例局部电路原理图；

图4是本实用新型一种可插拔的测温模块一实施例内部结构示意图；

图5是本实用新型一种可插拔的测温模块一实施例局部电路原理图；

图6是本实用新型一种测温系统的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，在本实用新型的一种可插拔的测温模块一实施例中，包括：腔体20，置于腔体20上用来连接终端设备的连接器10，腔体20内设有测温板30，测温板30包括：连接连接器10的连接器电路38，连接连接器电路38的电源转换电路31，连接电源转换电路的基准电压电路；以及用于感测环境温度并生成第一电平信号的第一测温电路32；连接第一测温电路32，用于对第一电平信号进行线性补偿的线性补偿电路34；用于感测被测物当前温度与环境温度的温度差并生成第二电平信号的第二测温电路33；与第二测温电路33依次级联连接的放大电路35和滤波电路36；连接线性补偿电路34、滤波电路36和连接器电路38的处理器37，其中，处理器37用于接收第一电平信号和第二电平信号以生成通信数据、并通过连接器10输出至终端设备。具体的，测温模块包括测温本体及连接器10，连接器10用来连接用户终端，其用来将测温本体的测量数据传输至用户终端。测温本体包括腔体20和置于腔体20内的测温板30，测温板30上设置有与连接器10连接的连接器电路38，与连接器电路38连接的电源转换电路31，其中测温模块可以通过连接器10连接用户终端，并通过连接器10及连接器电路38提供电源输入，电源转换电路31对电源输入进行电压转换以得到测温模块内测温板30上各电路工作所需要的电源。基准电压电路39接收电源转换电路31的电源输出生成测温板上各电路工作的参考电压或基准电压；测温板30上还设有第一测温电路32，第一测温电路32用来感测环境温度，其根据环境温度生成对应的第一电平信号。第一电平信号通过与第一测温电路32连接的线性补偿电路34进行线性补偿，提高第一电平信号的分辨率以达到提高第一测温电路32的测量精度的目的。测温板30上设置的第一测温电路32用来感测被测物的当前温度与环境温度的温度差，根据该温度差生成第二电平信号，第二电平信号依次经过放大电路35的放大处理和滤波电路36的滤波处理后输入至处理器37进行处理，处理器37同时接收第一电平信号和第二电平信号后生成通信数据，通过该通信数据通过连接器10传输至终端设备，终端设备可以根据得到的通信设备中得到第一电平信号和第二电平信号对应的数据得到最终的被测为的测量温度。

如图3所示，在一实施例中，第一测温电路32包括负温度系数热敏电阻NTC和分压电阻R5；负温度系数热敏电阻NTC与分压电阻R5相互串联后的一端连接电源转换电路31、另一端接地，负温度系数热敏电阻NTC与分压电阻R5的串联节点连接线性补偿电路34。第一测温电路32包括负温度系数热敏电阻也称为NTC电阻，NTC电阻与分压电阻R5串联构成分压器，NTC电阻与分压电阻R5串联节点产生在温度范围内呈线性的输出电压即第一电平信号。

可选的，线性补偿电路34包括第一运放U1.2、电阻R10和电阻R25；第一运放U1.2的同相输入端连接负温度系数热敏电阻NTC与分压电阻R5的串联节点，第一运放U1.2的反相输入端经电阻R25连接基准电压电路39，第一运放U1.2的反相输入端还经电阻R10连接第一运放U1.2的输出端。在上面的基础上，由于NTC电阻与感测温度是一个与NTC电阻热敏系数B相关的指数函数，若只是通过上面的串联分压电路进行分压测量，则会出现NTC电阻在高低温测试时其检测灵敏度不一致，通过线性补偿电路34的补偿，NTC的阻值与感测温度趋于线性关系，其可以提高对高温测试和低温测试的测量精度的一致性，即第一测温电路32输出的第一电平信号输入至第一运放U1.2的同相端，并根据第一运放U1.2的反相端输入参考电压对第一电平信号进行偏置和放大，帮助提高处理器37处理第一电平信号时对第一电平信号的分辨能力。以提高测量精度。其中，可以根据测温模块的操作环境温度及其对应NTC阻值范围，选择分压电阻R5，并获取测温过程中，第一测温电路32中输出的第一电平信号Vntc的最大值和最小值的差值(Vntcmax-Vntcmin),根据第一运放U1.2可得知其电压输出的最大值与最小值的差值(Vomax-Vomin)，则可计算第一运放U1.2的最大增益Gmax＝(Vomax-Vomin)/(Vntcmax-Vntcmin),而R10＝(G-1)/R25；最后下面公式可计算第一运放U1.2反相端输入的参考电压Vref。

可选的，第二测温电路33包括热电堆感应器331，放大电路35包括第二运放U1.1、电阻R26、电阻R2、电阻R11和电容C15；第二运放U1.1的同相输入端经电阻R26连接热电堆感应器331的第二端，第二运放U1.1的反相输入端经电阻R2连接热电堆感应器331的第一端和基准电压电路39，第二运放U1.1的输出端经并联连接的电阻R11和电容C15连接第二运放U1.1的反相输入端。由于热电堆感应器331输出信号通常为μV～mV级别的电压信号，需要进一步放大方可适合处理。其对第二电平信号进行放大处理的放大电路35包括第二运放U1.1，通过第二运放U1.1实现对第二电平信号的放大处理。

可选的，滤波电路36包括第三运放U2.1、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R16、电容C2和电容C4；第三运放U2.1的同相输入端经串联连接的电阻R14和电阻R15连接第二运放U1.1的输出端，第三运放U2.1的同相输入端经电容C2连接基准电压电路39；第三运放U2.1的输出端经电容C4连接电阻R14和电阻R15的串联节点，第三运放U2.1的输出端经串联连接的电阻R16和电阻R17连接基准电压电路39；第三运U2.1放的反相输入端连接电阻R16和电阻R17的串联节点。由于热电堆感应器331得输出信号为微弱的直流电信号，为了滤除测量时的抖动干扰以及工频干扰，在前级放大后串接一级截止频率为10HZ低通滤波器以对第二电平信号进行进一步的处理。

可选的，基准电压电路39包括稳压芯片U6、第四运放U2.2、电阻R3、电阻R1、电阻R13、电阻R28和电容C16；稳压芯片U6的第一管脚经电阻R3连接电源转换电路31，稳压芯片U6的第一管脚还经电阻R1连接第四运放U2.2的反相输入端，稳压芯片U6的第二管脚经电阻R13连接第四运放的反相输入端，稳压芯片U6的第一管脚经电容C19连接稳压芯片U6的第二管脚；第四运放U2.2的同相输入端经电阻R28连接第四运放U2.2的输出端。

如图4所示，测温板30包括第一PCB板301和第二PCB板302，热电堆感应器331通过第一PCB板301的固定、且与第二PCB板302电性连接。在腔体由上盖201和外壳202组成，其测温板30可以通过两个PCB板即第一PCB板301和第二PCB板302组成，热电堆感应器331在腔体内通过第一PCB板301固定，并与第二PCB板直接或者间接的构成电性连接的关系。

可选的，连接器10设置于腔体20的周圈表面上，热电堆感应器331轴向设置于腔体20的任意一端。在腔体10上，连接器10沿着腔体的周向表面设置在腔体20的上，热电堆感应器331沿着腔体20的轴向在腔体20内与腔体20同轴设置，同时热电堆感应器331靠近腔体20的端点位置设置，使其其感应测朝外，以保证感测温度的感测效果。腔体20设置热电堆感应器331的一端设有感应器端盖204，同时设有与感应器端盖204配合的热电堆感应器轴套205，热电堆感应器331通过热电堆感应器垫圈206与热电堆感应器轴套205配合设置，使热电堆感应器331相对热电堆感应器轴套205固定，并通过感应器端盖204与腔体20的外壳202固定，在腔体20的另一侧设有端盖203。

如图5所示，连接器10为USB连接器10。即测温模块可以通过USB连接器10与用户终端连接，该USB连接器10可以为Type-A接口、Type-B接口或Type-C，lightning接口中任意一种。

可选的，本实用新型的可插拔的测温模块还包括设于腔体20上，用于外接用户设备的调试接口。其设有调试连接器H1，通过调试连接器H1连接用户设备进行测温模块的工作程序下载或内容程序调试。

在一实施例中，处理器37采用的处理器芯片U9的器件型号可以为STM32F042。

另，如图6所示，本实用新型的一种测温系统，用户终端，以及如上面任意一项的测温模块；用户终端与测温模块通过连接器10连接，用于接收测温模块的通信数据，以显示被测物的当前温度。测温模块可以通过USB接口与手机、平板、电脑等用户终端连接，在用户终端上设置对应的应用操作APP，通过该应用APP对测温模块的测温结果进行显示查看，其同时可以进行测温记录的保存，并根据保存结果获取历史查询记录。

本实用新型的测温模块无需电池供电，不用担心电池老化没电或电池漏液腐蚀线路而无法正常使用。无需操作按键、显示屏幕以及电池，本温度检测模组体积小巧，方便携带。其通过与用户终端形成测温系统，通过应用操作APP显示、播报所测得温度，并可以分别保存查看每个被测量者的数据，更加人性化。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种可插拔的测温模块，其特征在于，包括：腔体，置于所述腔体上用来连接终端设备的连接器，所述腔体内设有测温板，所述测温板包括：连接所述连接器的连接器电路，连接所述连接器电路的电源转换电路，连接所述电源转换电路的基准电压电路；以及

用于感测环境温度并生成第一电平信号的第一测温电路；

连接所述第一测温电路，用于对所述第一电平信号进行线性补偿的线性补偿电路；

用于感测被测物当前温度与所述环境温度的温度差并生成第二电平信号的第二测温电路；

与所述第二测温电路依次级联连接的放大电路和滤波电路；

连接所述线性补偿电路、所述滤波电路和所述连接器电路的处理器，其中，所述处理器用于接收所述第一电平信号和所述第二电平信号以生成通信数据、并通过所述连接器输出至所述终端设备。

2.根据权利要求1所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述第一测温电路包括负温度系数热敏电阻和分压电阻R5；

所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5相互串联后的一端连接所述电源转换电路、另一端接地，所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5的串联节点连接所述线性补偿电路。

3.根据权利要求2所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述线性补偿电路包括第一运放、电阻R10和电阻R25；

所述第一运放的同相输入端连接所述负温度系数热敏电阻与所述分压电阻R5的串联节点，所述第一运放的反相输入端经所述电阻R25连接所述基准电压电路，所述第一运放的反相输入端还经所述电阻R10连接所述第一运放的输出端。

4.根据权利要求1所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述第二测温电路包括热电堆感应器，所述放大电路包括第二运放、电阻R26、电阻R2、电阻R11和电容C15；

所述第二运放的同相输入端经所述电阻R26连接所述热电堆感应器的第二端，所述第二运放的反相输入端经所述电阻R2连接所述热电堆感应器的第一端和所述基准电压电路，所述第二运放的输出端经并联连接的所述电阻R11和所述电容C15连接所述第二运放的反相输入端；和/或

所述滤波电路包括第三运放、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R16、电容C2和电容C4；

所述第三运放的同相输入端经串联连接的所述电阻R14和所述电阻R15连接所述第二运放的输出端，所述第三运放的同相输入端经所述电容C2连接所述基准电压电路；

所述第三运放的输出端经所述电容C4连接所述电阻R14和所述电阻R15的串联节点，所述第三运放的输出端经串联连接的所述电阻R16和所述电阻R17连接所述基准电压电路；

所述第三运放的反相输入端连接所述电阻R16和所述电阻R17的串联节点。

5.根据权利要求1所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述基准电压电路包括稳压芯片U6、第四运放、电阻R3、电阻R1、电阻R13、电阻R28和电容C16；

所述稳压芯片U6的第一管脚经所述电阻R3连接所述电源转换电路，所述稳压芯片U6的第一管脚还经所述电阻R1连接所述第四运放的反相输入端，所述稳压芯片U6的第二管脚经所述电阻R13连接所述第四运放的反相输入端，所述稳压芯片U6的第一管脚经所述电容C19连接所述稳压芯片U6的第二管脚；

所述第四运放的同相输入端经所述电阻R28连接所述第四运放的输出端。

6.根据权利要求4所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述测温板包括第一PCB板和第二PCB板，所述热电堆感应器通过所述第一PCB板固定、且与所述第二PCB板电性连接。

7.根据权利要求6所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述连接器设置于所述腔体的周圈表面上，所述热电堆感应器轴向设置于所述腔体的任意一端。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的可插拔的测温模块，其特征在于，所述连接器为USB连接器。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的可插拔的测温模块，其特征在于，还包括设于所述腔体上，用于外接用户设备的调试接口。

10.一种测温系统，其特征在于，包括：用户终端，以及如权利要求1至9任意一项所述的测温模块；

所述用户终端与所述测温模块通过连接器连接，用于接收所述测温模块的通信数据，以显示被测物的当前温度。

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