CN213239251U - 一种微型无源无线温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种微型无源无线温度传感器，包括薄膜热电器件、AD转换模块、中央处理器及无线收发模块，薄膜热电器件的数据输出端经AD转换模块连接中央处理器，无线收发模块连接中央处理器，微型无源无线温度传感器还包括欠压保护模块，欠压保护模块包括晶闸管D1、PNP三极管Q1及电阻R1～R3。本实用新型可在薄膜热电器件的输出电压欠压时断开供电回路，避免传感器因欠压失效或损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度传感器技术领域，尤其涉及一种微型无源无线温度传感器。
背景技术
无源无线温度传感器由于不需要外接电源或电池，数据可通过无线传输，逐渐成为市场主流。一般可使用薄膜热电器件构成无源无线温度传感器，薄膜热电器件，具有温度探测、发电的功能，当环境温度发生变化时，薄膜热电器件的热端与冷端有温度差，就会输出电能到各个工作部件，传感器的各个部件获得供电后立即开始工作，中央微处理器通过AD转换模块读取薄膜热电器件探测到的环境温度值，通过温度补偿元件对该环境温度值进行修正，然后中央微处理器把修正后的温度信息传送给无线收发模块，并发送到监控终端。
无源无线温度传感器工作时，当环境温度发生变化，薄膜热电器件会输出电能，电路可能会由于不可控因素出现欠压的状态，导致无源无线温度传感器失效或损坏。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种微型无源无线温度传感器，以解决传统薄膜热电型无源无线温度传感器会因欠压失效或损坏的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种微型无源无线温度传感器，包括薄膜热电器件、AD转换模块、中央处理器及无线收发模块，薄膜热电器件的数据输出端经AD转换模块连接中央处理器，无线收发模块连接中央处理器，微型无源无线温度传感器还包括欠压保护模块，欠压保护模块包括晶闸管D1、PNP三极管Q1及电阻R1～R3；
三极管Q1接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中，薄膜热电器件的电能输出端依次经电阻R2、电阻R3接地，电阻R2与电阻R3的公共端连接晶闸管D1的控制极，电阻R2与电阻R3的公共端还经电阻R1接入欠压保护基准电压，三极管Q1的基极依次经分压电阻、晶闸管D1的负极、晶闸管D1的正极接地，晶闸管D1导通后拉低三极管Q1的基极电位。
可选的，欠压保护模块还包括电容C1～C3，电容C1与电阻R3并联，电容C2并联在晶闸管D1的控制极和正极两端，电容C3并联在晶闸管D1的控制极和负极两端。
可选的，微型无源无线温度传感器还包括过温保护模块，过温保护模块连接薄膜热电器件。
可选的，过温保护模块包括负温度系数的热敏电阻R7、电阻R8～R10、比较器U1及NPN三极管Q2；
薄膜热电器件的电能输出端分别依次经热敏电阻R7、电阻R8接地，经电阻R9、电阻R10接地，热敏电阻R7与电阻R8的公共端连接比较器U1的反相端，电阻R9与电阻R10的公共端连接比较器U1的同相端，比较器U1的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2接入接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中。
可选的，过温保护模块还包括电容C4～C5，电容C4与电阻R8并联，电容C5与电阻R10并联。
可选的，微型无源无线温度传感器还包括过压保护模块，过压保护模块连接薄膜热电器件。
可选的，微型无源无线温度传感器还包括浪涌保护模块，浪涌保护模块连接薄膜热电器件。
本实用新型的微型无源无线温度传感器相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)当薄膜热电器件的电能输出端输出电压Vcc欠压时，Vcc经电阻R2、电阻R3分压后的电压值小于Vref且小于晶闸管D1的导通电压，这样晶闸管D1关断，三极管Q1的基极电位保持在高位，三极管Q1关断，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路断开，薄膜热电器件停止输出，这样可在薄膜热电器件的输出电压欠压时断开供电回路，避免传感器因欠压失效或损坏；
(2)微型无源无线温度传感器的温度过高时，热敏电阻R7的阻值较小，电阻R8两端的电压大于Vcc经电阻R9、电阻R10分压后的电压，即比较器U1反相端的输入大于同相端的输入，比较器U1输低电平至三极管Q2的基极，三极管Q2关断，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路断开，薄膜热电器件停止输出电能，这样可在微型无源无线温度传感器的温度过高时控制薄膜热电器件停止输出电能，避免电路温度持续增加而烧毁。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的微型无源无线温度传感器的结构框图；
图2为本实用新型的欠压保护模块的电路图；
图3为本实用新型的过温保护模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例的微型无源无线温度传感器包括薄膜热电器件、AD转换模块、中央处理器及无线收发模块，薄膜热电器件的数据输出端经AD转换模块连接中央处理器，无线收发模块连接中央处理器，微型无源无线温度传感器还包括欠压保护模块，欠压保护模块包括晶闸管D1、PNP三极管Q1及电阻R1～R3。
三极管Q1接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中，薄膜热电器件的电能输出端依次经电阻R2、电阻R3接地，电阻R2与电阻R3的公共端连接晶闸管D1的控制极，电阻R2与电阻R3的公共端还经电阻R1接入欠压保护基准电压Vref，三极管Q1的基极依次经分压电阻、晶闸管D1的负极、晶闸管D1的正极接地，晶闸管D1导通后拉低三极管Q1的基极电位。
本实施例中，当环境温度发生变化时，薄膜热电器件的热端与冷端有温度差，就会输出电能到各个工作部件，传感器的各个部件获得供电后立即开始工作；中央处理器通过AD转换模块读取薄膜热电器件探测到的环境温度值，通过温度补偿元件对该环境温度值进行修正，然后中央处理器把修正后的温度信息传送给无线收发模块，并发送到监控终端。薄膜热电器件优选采用纳米薄膜热电材料制作而成，且薄膜热电器件通常包含散热片，该散热片通过导热硅胶贴在薄膜热电器件的冷端。
图1中，Vcc为薄膜热电器件的电能输出端的输出电压。本实施例中，可设定欠压保护基准电压Vref满足：薄膜热电器件的电能输出端输出电压Vcc正常时，Vcc经电阻R2、电阻R3分压后的电压值大于Vref且大于晶闸管D1的导通电压，这样晶闸管D1导通，通过电阻R6拉低三极管Q1的基极电位，三极管Q1导通，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路导通，薄膜热电器件正常输出电能；当薄膜热电器件的电能输出端输出电压Vcc欠压时，Vcc经电阻R2、电阻R3分压后的电压值小于Vref且小于晶闸管D1的导通电压，这样晶闸管D1关断，三极管Q1的基极电位保持在高位，三极管Q1关断，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路断开，薄膜热电器件停止输出，这样可在薄膜热电器件的输出电压欠压时断开供电回路，避免传感器因欠压失效或损坏。其中，欠压保护基准电压Vref同样通过Vcc转换而来。
其中，如图2所示，欠压保护模块还包括电阻R1，电阻R1可设定欠压保护点的回差。
如图2所示，本实施例的欠压保护模块还包括电容C1～C3，电容C1与电阻R3并联，电容C2并联在晶闸管D1的控制极和正极两端，电容C3并联在晶闸管D1的控制极和负极两端。电容C1用于稳定电阻R3的电压，从而稳定晶闸管D1的控制极电压；电容C2～C3用于稳定晶闸管D1两端的电压。
本实施例的微型无源无线温度传感器工作时，可能出现温度过高的状态，若此时薄膜热电器件继续输出电能，可能导致电路温度持续增加而烧毁。如图1所示，微型无源无线温度传感器还包括过温保护模块，过温保护模块连接薄膜热电器件。过温保护模块用于对微型无源无线温度传感器进行过温保护，在微型无源无线温度传感器温度过高时停止薄膜热电器件的电能输出。
具体的，如图3所示，本实施例的过温保护模块包括负温度系数的热敏电阻R7、电阻R8～R10、比较器U1及NPN三极管Q2。薄膜热电器件的电能输出端分别依次经热敏电阻R7、电阻R8接地，经电阻R9、电阻R10接地，热敏电阻R7与电阻R8的公共端连接比较器U1的反相端，电阻R9与电阻R10的公共端连接比较器U1的同相端，比较器U1的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中。
本实施例中，可设定电阻R8～R10满足：微型无源无线温度传感器的温度正常时，热敏电阻R7的阻值较大，电阻R8两端的电压小于Vcc经电阻R9、电阻R10分压后的电压，即比较器U1反相端的输入小于同相端的输入，比较器U1输高电平至三极管Q2的基极，三极管Q2导通，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路导通，薄膜热电器件正常输出电能；微型无源无线温度传感器的温度过高时，热敏电阻R7的阻值较小，电阻R8两端的电压大于Vcc经电阻R9、电阻R10分压后的电压，即比较器U1反相端的输入大于同相端的输入，比较器U1输低电平至三极管Q2的基极，三极管Q2关断，薄膜热电器件的电能输出端的供电回路断开，薄膜热电器件停止输出电能，这样可在微型无源无线温度传感器的温度过高时控制薄膜热电器件停止输出电能，避免电路温度持续增加而烧毁。
如图3所示，过温保护模块还包括电容C4～C5、电阻R11，电容C4与电阻R8并联，电容C5与电阻R10并联，电容C4、电容C5分别用于稳定比较器U1反相端、同相端的输入电压，电阻R11用于限流，避免过流烧毁三极管Q2。
如图1所示，本实施例优选微型无源无线温度传感器还包括过压保护模块和浪涌保护模块，过压保护模块、浪涌保护模块分别连接薄膜热电器件。过压保护模块用于对微型无源无线温度传感器进行过压保护，浪涌保护模块用于对微型无源无线温度传感器进行浪涌保护。过压保护模块、浪涌保护模的电路可参考传统电路结构，在此不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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 (7)
1.一种微型无源无线温度传感器，包括薄膜热电器件、AD转换模块、中央处理器及无线收发模块，薄膜热电器件的数据输出端经AD转换模块连接中央处理器，无线收发模块连接中央处理器，其特征在于，微型无源无线温度传感器还包括欠压保护模块，欠压保护模块包括晶闸管D1、PNP三极管Q1及电阻R1～R3；
三极管Q1接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中，薄膜热电器件的电能输出端依次经电阻R2、电阻R3接地，电阻R2与电阻R3的公共端连接晶闸管D1的控制极，电阻R2与电阻R3的公共端还经电阻R1接入欠压保护基准电压，三极管Q1的基极依次经分压电阻、晶闸管D1的负极、晶闸管D1的正极接地，晶闸管D1导通后拉低三极管Q1的基极电位。
2.如权利要求1所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，欠压保护模块还包括电容C1～C3，电容C1与电阻R3并联，电容C2并联在晶闸管D1的控制极和正极两端，电容C3并联在晶闸管D1的控制极和负极两端。
3.如权利要求1所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，还包括过温保护模块，过温保护模块连接薄膜热电器件。
4.如权利要求3所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，过温保护模块包括负温度系数的热敏电阻R7、电阻R8～R10、比较器U1及NPN三极管Q2；
薄膜热电器件的电能输出端分别依次经热敏电阻R7、电阻R8接地，经电阻R9、电阻R10接地，热敏电阻R7与电阻R8的公共端连接比较器U1的反相端，电阻R9与电阻R10的公共端连接比较器U1的同相端，比较器U1的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2接入接入薄膜热电器件的电能输出端的供电回路中。
5.如权利要求4所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，过温保护模块还包括电容C4～C5，电容C4与电阻R8并联，电容C5与电阻R10并联。
6.如权利要求1所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，还包括过压保护模块，过压保护模块连接薄膜热电器件。
7.如权利要求1所述的微型无源无线温度传感器，其特征在于，还包括浪涌保护模块，浪涌保护模块连接薄膜热电器件。
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