CN213180377U - 基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于NB‑IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，包括：温度监测电路、射频通讯电路以及单片机电路；所述温度监测电路、射频通讯电路分别与单片机电路连接；所述温度监测电路包括：模拟测温电路、数字测温电路、温度阈值设定电路；所述射频通讯电路包括：射频模组、射频连接器、天线；所述单片机电路包括：看门狗电路、晶振电路、单片机；所述模拟测温电路包括：NTC传感器和信号处理电路；所述数字测温电路包括：数字温度传感器，所述温度阈值设定电路包括第四电阻和第五电阻。本实用新型采用NB‑IoT通讯，降低设备功耗、延长使用寿命的同时，不需要中继路由，方便了方案设计、施工，降低了使用和维护成本。

Description

基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置

技术领域

本实用新型涉及无线温度监测技术领域，具体地，涉及基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置。

背景技术

现有工业设备上应用的测温装置，根据设备数据上传方式可以分为无线和有线两大类，其中有线通过RS485、CAN等现场总线方式将温度数据上传至服务主机；无线通讯方式主要有WIFI、Zigbee、Bluetooth、Sub 1G、Lora、NB-IoT、RFID等方式，根据供电方式又可以分为有线供电、无线取电和储能供电三大类。综合对比分析现有设备，有线通讯和供电的方式前期不便于施工、设计，后期不便于检修、扩展；无线通讯中WIFI耗能大、通讯距离近、温度节点有限，其他通讯方式虽然支持低功耗，但是需要中继路由装置，增加使用成本；无线供电虽然可以提供不间断的电源，但是要么对安装条件具有严格要求，要么需要能量发送装置，不仅成本高昂，扩展也不便利。现有的温度监测装置大都只有一个温度点，没有对监测点进行差值比较，不能有效的滤除环境温度的干扰。在一般低功耗应用场合，为了减少功耗，都会让设备间歇性的进入休眠状态，但是这样做会造成设备有一个比较滞后的响应时间。现有大部分设备很少能具备IP68级防水、防尘的能力，以适用多湿气、多粉尘的恶劣环境。

专利文献CN208157945U公开了设有无线温度监测系统的配电箱，包括一箱体以及与箱体相连的门体，门体是一岩棉板制成的门体；门体上安装有一无线温度监测系统，无线温度监测系统包括两个无线温度传感器，两个无线温度传感器固定在同一支架上；门体的内侧固定有一引导方向为竖直方向的导轨，支架固定在一与导轨滑动连接的滑块上；滑块的下端与一电动伸缩杆的顶部相连，电动伸缩杆的底部与门体固定相连，电动伸缩杆的伸缩方向为竖直方向。本实用新型通过优化传统的固定式的温度传感器，本实用新型通过电动伸缩杆驱动滑块的上下运动，进而实现无线温度传感器设置在不同的方位，实现对配电箱内部温度的多方位检测。现有技术中亟需一种基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置。

根据本实用新型提供的一种基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，包括：外壳体、温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路；所述温度监测电路、射频通讯电路分别与所述单片机电路连接；所述温度监测电路包括：模拟测温电路、数字测温电路、温度阈值设定电路；所述射频通讯电路包括：射频模组、射频连接器、天线；所述单片机电路包括：看门狗电路、晶振电路、单片机；所述模拟测温电路包括：NTC传感器和信号处理电路；所述数字测温电路包括：数字温度传感器，所述温度阈值设定电路包括第四电阻和第五电阻；所述数字温度传感器与输入输出模块相连；所述输入输出模块设置于单片机电路内部；所述数字温度传感器将温度信号直接转换为串行的数字信号。

优选地，还包括：锂电池组供电电路；所述锂电池组供电电路与温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路相连；所述锂电池组供电电路为其他电路提供电源，

优选地，所述锂电池组供电电路包括：第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3、第一超级电容器C6、第八集成芯片U8、第一电感器L1、第十电阻器R10；所述第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3和第一超级电容器C6的正负极并联；所述锂电池组供电电路的正极组成DVCCBAT供电端，所述锂电池组供电电路的负极组成数字地；

优选地，所述锂电池组供电电路还包括：所述锂电池组供电电路包括：锂电池组、DC/DC稳压电路。

优选地，所述DC/DC稳压电路包括：第八集成芯片、第一电感器L1以及第十电阻器R10；所述锂电池组电路经第八集成芯片的第一管脚输入，然后经过第八集成芯片的第五管脚输出并连接到DVCC3V3供电端；所述第一电感器L1一端与所述DVCC3V3供电端连接，所述第一电感器L1与所述第八集成芯片的第二管脚连接组成反馈电路；所述第八集成芯片的第四管脚经过所述第十电阻器R10接地；所述第八集成芯片的第六管脚与AVCC3V3供电段连接；所述第八集成芯片型号为：TPS62740DSSR。所述NTC传感器将温度信号转换为电信号，然后经由所述信号处理电路连接到所述单片机内部所述模数转换模块和所述模拟比较模块正极连接。

优选地，所述单片机内部包含模数转换模块，模拟比较模块，输入输出模块，中央处理模块，单片机内部通讯模块，定时器模块；所述射频模组与所述单片机内部通讯模块连接。并接收所述单片机的通讯指令，然后转换为射频模拟信号，经由所述射频连接器和所述天线将数据发送到NB-IoT通讯基站。

优选地，所述单片机的型号为：STM32L051C8T6；所述射频模组的型号为：M5310。

所述基于NB-IoT通讯的低功耗无线温度监测装置平时处于休眠状态，所述单片机可以每隔一定周期自动由所述单片机内部定时器模块唤醒，也可以由所述单片机内部模拟比较模块唤醒，并将温度信号转换为数字信号发送到云端服务器；

优选地，还包括：NTC测温探头、电缆、开关柜母排接口、数字温度传感器、铜排表面；所述NTC测温探头放置于电缆或者开关柜母排接口处；所述数字温度传感器放置于电缆或者铜排表面。

优选地，所述外壳体采用绝缘壳体。

优选地，所述外壳体由环氧树脂灌装密封。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型中的测温装置采用双点测温，有效屏蔽环境温度的影响，避免装置误报；

2、本实用新型采用导热良好的环氧树脂灌封，有利于装置内部元器件尤其是锂电池组的散热，放置静电和外部恶劣环境的影响；

3、本实用新型采用NB-IoT通讯，降低设备功耗、延长使用寿命的同时，不需要中继路由，方便了方案设计、施工，降低了使用和维护成本，由于具备实时比较温度的功能，可以在过温后立即将告警信息上报到服务端，而不需要等待设备自动唤醒。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的模拟测温电路和单片机电路示意图。

图3为本实用新型实施例中看门狗电路示意图。

图4为本实用新型实施例中数字测温电路示意图。

图5为本实用新型实施例中锂电池组供电电路示意图。

图6为本实用新型实施例中射频通讯电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1-6所示，根据本实用新型提供的一种基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，包括：外壳体、温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路；所述温度监测电路、射频通讯电路分别与所述单片机电路连接；所述温度监测电路包括：模拟测温电路、数字测温电路、温度阈值设定电路；所述射频通讯电路包括：射频模组、射频连接器、天线；所述单片机电路包括：看门狗电路、晶振电路、单片机；所述模拟测温电路包括：NTC传感器和信号处理电路；所述数字测温电路包括：数字温度传感器，所述温度阈值设定电路包括第四电阻和第五电阻；所述数字温度传感器与输入输出模块相连；所述输入输出模块设置于单片机电路内部；所述数字温度传感器将温度信号直接转换为串行的数字信号。

优选地，还包括：锂电池组供电电路；所述锂电池组供电电路与温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路相连；所述锂电池组供电电路为其他电路提供电源，

优选地，所述锂电池组供电电路包括：第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3、第一超级电容器C6、第八集成芯片U8、第一电感器L1、第十电阻器R10；所述第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3和第一超级电容器C6的正负极并联；所述锂电池组供电电路的正极组成DVCCBAT供电端，所述锂电池组供电电路的负极组成数字地；

优选地，所述锂电池组供电电路还包括：所述锂电池组供电电路包括：锂电池组、DC/DC稳压电路。

优选地，所述DC/DC稳压电路包括：第八集成芯片、第一电感器L1以及第十电阻器R10；所述锂电池组电路经第八集成芯片的第一管脚输入，然后经过第八集成芯片的第五管脚输出并连接到DVCC3V3供电端；所述第一电感器L1一端与所述DVCC3V3供电端连接，所述第一电感器L1与所述第八集成芯片的第二管脚连接组成反馈电路；所述第八集成芯片的第四管脚经过所述第十电阻器R10接地；所述第八集成芯片的第六管脚与AVCC3V3供电段连接；所述第八集成芯片型号为：TPS62740DSSR。所述NTC传感器将温度信号转换为电信号，然后经由所述信号处理电路连接到所述单片机内部所述模数转换模块和所述模拟比较模块正极连接。

优选地，所述单片机内部包含模数转换模块，模拟比较模块，输入输出模块，中央处理模块，单片机内部通讯模块，定时器模块；所述射频模组与所述单片机内部通讯模块连接。并接收所述单片机的通讯指令，然后转换为射频模拟信号，经由所述射频连接器和所述天线将数据发送到NB-IoT通讯基站。

优选地，所述单片机的型号为：STM32L051C8T6；所述射频模组的型号为：M5310。

所述基于NB-IoT通讯的低功耗无线温度监测装置平时处于休眠状态，所述单片机可以每隔一定周期自动由所述单片机内部定时器模块唤醒，也可以由所述单片机内部模拟比较模块唤醒，并将温度信号转换为数字信号发送到云端服务器；

优选地，还包括：NTC测温探头、电缆、开关柜母排接口、数字温度传感器、铜排表面；所述NTC测温探头放置于电缆或者开关柜母排接口处；所述数字温度传感器放置于电缆或者铜排表面。

优选地，所述外壳体采用绝缘壳体。

优选地，所述外壳体由环氧树脂灌装密封。

具体地，在一个实施例中，基于NB-IoT的无线温度监测装置，其包括：锂电池组供电电路、温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路。

所述锂电池组供电电路包括第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3、第一超级电容C6和第八集成芯片U8、第一电感器L1、第十电阻器R10，所述所述第一电池、第二电池、第三电池和第一超级电容器正负极并联在一块组成锂电池组电路，正极组成DVCCBAT供电端，负极组成数字地；

第八集成芯片、第一电感器L1、第十电阻器R10共同组成所述DC/DC稳压电路，所述锂电池组电路经第八集成芯片第一管脚输入，然后经过第五管脚输出并连接到DVCC3V3供电端，所述第一电感器一端与所述DVCC3V3供电端连接，另一端与所述第八集成芯片第二管脚连接组成反馈电路，所述第八集成芯片第四管脚经过所述第十电阻器接地，所述第八集成芯片第六管脚与AVCC3V3供电段连接，

进一步的，所述第八集成芯片型号为：TPS62740DSSR；

所述温度监测电路包括模拟测温电路、数字测温电路、温度阈值设定电路；

所述模拟测温电路包括第一NTC传感器J2、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第一集成运放U3，所述第一NTC传感器与所述第六电阻器并联，一端与所述DVCC3V3供电端连接，另一端与所述第一集成运放第三管脚连接，然后经过第七电阻器连接到数字地，所述第一集成运放第一管脚与第四管脚连接组成运算放大器反馈端，所述第一集成运放第一管脚输与所述单片机电路连接，所述第一NTC传感器将温度信号转换为电信号，然后经由所述第一集成运放将调理后的电信号连接到所述单片机内部所述模数转换模块和所述模拟比较模块正极连接；

所述数字测温电路包括第四集成芯片，所述第四集成芯片第一管脚与数字地连接，第三管脚与所述AVCC3V3供电端连接，第二管脚与所述单片机电路连接，所述第四集成芯片将温度信号直接转换为串行的数字信号，然后经由所述单片机电路读取；

所述温度阈值设定电路包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻一端与所述DVCC3V3供电端连接，所述第四电阻另一端与所述单片机内部所述模拟比较模块负极连接并与所述第五电阻一端连接，所述第五电阻另一端与电源地连接；

所述射频通讯电路包括第一集成射频模组U6，第七集成芯片U7，第四电容器C4、第五电容器C5、第九电阻器R9，第一射频连接器J_RF1和第一天线，所述第一集成射频模组U6的第一管脚和第二管脚与所述单片机电路连接，接收指令和回传数据到所述单片机电路，然后经过所述第一射频模组的第九管脚输出到第一射频连接器，并与所述第一天线连接，用于接收和发送无线数据，进一步的所述第一集成射频模组型号为M5310A；

所述单片机电路包括看门狗电路、晶振电路、单片机，所述看门狗电路包括第五集成芯片和第八电阻器，所述第五集成芯片第一管脚与所述DVCC3V3供电端连接，第二管脚与数字地连接，第三管脚与第八电阻器一端连接，所述第八电阻器另一端与数字地连接，所述第五集成芯片第四、第五、第六管脚与所述单片机连接，进一步地，所述第五集成芯片型号为：TPL5010；所述晶振电路包括第一晶振U1和第一晶体Q1、第一电容器、第三电容器，所述第一晶振第四管脚与所述DVCC3V3连接，第二管脚与数字地连接，第三管脚与所述单片机连接，所述第一晶体第二、第四管脚与数字地连接，第一和第三管脚分别经过第一电容器和第第三电容器连接到数字地。

所述单片机包括第二集成芯片U2，第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第二电容器C2,所述第二集成芯片U2的第一、第九、第二十四、第三十六、第四十八管脚与所述DVCC3V3供电端连接，第八、第二十三、第三十五、第四十七管脚与数字地连接，所述第一电阻器一端与所述DVCC3V3供电端连接，另一端与所述单片机和第一电阻器一端连接，所述第一电阻器另一端与数字地连接，所述第二电阻器一端与所述DVCC3V3供电端连接，另一端与所述单片机和第二电容器一端连接，所述第二电容器另一端与数字地连接。

本实用新型具备低功耗、低成本优势；本实用新型提供的温度监测装置能耐受恶劣环境，可以在高粉尘，高湿度甚至水下正常工作；本实用新型提供的温度监测装置安装方便；本实用新型具备实时监测过温异常的能力；本实用新型提供的温度监测装置具备温差告警的能力，可以有效鉴别过温原因，防止误判；本实用新型提供的温度监测装置具备直接将数据和告警信息上传云端的能力，降低组网的复杂度，提高安装施工的便利性；测温装置采用双点测温，有效屏蔽环境温度的影响，避免装置误报；本实用新型采用导热良好的环氧树脂灌封，有利于装置内部元器件尤其是锂电池组的散热，防止静电和外部恶劣环境的影响；本实用新型采用NB-IoT通讯，降低设备功耗、延长使用寿命的同时，不需要中继路由，方便了方案设计、施工，降低了使用和维护成本，由于具备实时比较温度的功能，可以在过温后立即将告警信息上报到服务端，而不需要等待设备自动唤醒。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，包括：温度监测电路、射频通讯电路以及单片机电路；

所述温度监测电路、射频通讯电路分别与单片机电路连接；

所述温度监测电路包括：模拟测温电路、数字测温电路、温度阈值设定电路；

所述射频通讯电路包括：射频模组、射频连接器、天线；

所述单片机电路包括：看门狗电路、晶振电路、单片机；

所述模拟测温电路包括：NTC传感器和信号处理电路；

所述数字测温电路包括：数字温度传感器，所述温度阈值设定电路包括第四电阻和第五电阻。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，还包括：锂电池组供电电路、外壳体；

所述锂电池组供电电路与温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路相连；

所述温度监测电路、射频通讯电路、单片机电路、锂电池组供电电路设置于外壳体内部。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述锂电池组供电电路包括：第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3、第一超级电容器C6、第八集成芯片U8、第一电感器L1、第十电阻器R10；

所述第一电池BT1、第二电池BT2、第三电池BT3和第一超级电容器C6的正负极并联。

4.根据权利要求2所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述锂电池组供电电路还包括：锂电池组、DC/DC稳压电路。

5.根据权利要求4所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述DC/DC稳压电路包括：第八集成芯片、第一电感器L1以及第十电阻器R10；

所述锂电池组供电电路经第八集成芯片的第一管脚输入，然后经过第八集成芯片的第五管脚输出；

所述第一电感器L1与所述第八集成芯片的第二管脚连接组成反馈电路；

所述第八集成芯片的第四管脚经过所述第十电阻器R10接地；

所述第八集成芯片的型号为：TPS62740DSSR。

6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述单片机包括：模数转换模块，模拟比较模块，输入输出模块，中央处理模块，单片机内部通讯模块，定时器模块；

所述射频模组与所述单片机内部通讯模块连接；

所述数字温度传感器与输入输出模块相连；

所述输入输出模块设置于单片机电路内部。

7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述单片机的型号为：STM32L051C8T6；

所述射频模组的型号为：M5310。

8.根据权利要求1所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，还包括：NTC测温探头、电缆、开关柜母排接口、数字温度传感器、铜排表面

所述NTC测温探头放置于电缆或者开关柜母排接口处；

所述数字温度传感器放置于电缆或者铜排表面。

9.根据权利要求2所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述外壳体采用绝缘壳体。

10.根据权利要求5所述的基于NB-IoT通讯的低功耗双点无线温度监测装置，其特征在于，所述外壳体由环氧树脂灌装密封。

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