CN214040385U - 一种测温电路及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测温电路及可穿戴设备。所述可穿戴设备包括设备主体和测温电路，所述测温电路设于所述设备主体上；所述测温电路包括微处理器和数字热电堆模块，所述数字热电堆模块通过I2C总线与所述微处理器连接；其中，所述数字热电堆模块用于获取待测物的实际温度数据，并将所述实际温度数据编码为I2C信号进行传输；所述微处理器用于接收并解码所述I2C信号，以获得所述待测物的实际温度值。本申请提供的可穿戴设备具有测温功能，其中的测温电路结构简单，占用面积小，有利于实现可穿戴设备的小型化和便携化。

Description

一种测温电路及可穿戴设备

技术领域

本申请涉及温度检测领域，特别是涉及一种测温电路及可穿戴设备。

背景技术

现有的测温电路往往较为复杂，需要使用较大的电路板面积以及较多的芯片管脚数量来实现封装制作，不利于可穿戴设备的小型化和便携化，因此，目前的可穿戴设备均不具有测温功能。

实用新型内容

本申请提供一种测温电路及可穿戴设备，该可穿戴设备具有测温功能，其中的测温电路结构简单，占用面积小，有利于实现可穿戴设备的小型化和便携化。

为解决上述技术问题，本申请一方面提供一种可穿戴设备，包括：

设备主体；

测温电路，所述测温电路设于所述设备主体上；

所述测温电路包括：

微处理器；

数字热电堆模块，所述数字热电堆模块通过I2C总线与所述微处理器连接；

其中，所述数字热电堆模块用于获取待测物的实际温度数据，并将所述实际温度数据编码为I2C信号进行传输；所述微处理器用于接收并解码所述I2C信号，以获得所述待测物的实际温度值。

其中，所述数字热电堆模块包括：

数字控制器；

热电堆传感器，所述热电堆传感器连接所述数字控制器，用于获取所述待测物的温度测量数据；

环境温度传感器，所述环境温度传感器连接所述数字控制器，用于获取环境的温度测量数据；

其中，所述数字控制器用于根据所述待测物的温度测量数据和所述环境的温度测量数据获得所述待测物的所述实际温度数据。

其中，所述数字热电堆模块还包括：

模数转换器，所述模数转换器分别连接所述数字控制器、所述热电堆传感器和所述环境温度传感器，用于将所述热电堆传感器和所述环境温度传感器测得的温度模拟信号转化为数字信号后发送至所述数字控制器。

其中，所述数字热电堆模块还包括：

信号处理器，所述信号处理器分别连接所述热电堆传感器和所述模数转换器，用于将所述热电堆传感器获取的所述待测物的温度测量数据进行信号处理后发送至所述模数转换器。

其中，所述热电堆传感器包括：

壳体，所述壳体上开设有通孔；

滤光片，所述滤光片嵌装于所述通孔中；

热电堆电偶，所述热电堆电偶设于所述壳体内，且与所述滤光片对应设置，使经过所述滤光片后的红外射线能够照射在所述热电堆电偶上。

其中，所述环境温度传感器为热敏电阻温度器。

其中，所述微处理器包括：

第一端口，所述第一端口与所述I2C总线中的串行数据线连接；

第二端口，所述第二端口与所述I2C总线中的串行时钟线连接。

其中，所述设备主体为智能手表，包括：

表盘，所述微处理器置于所述表盘内；

表带，所述表带连接所述表盘，所述数字热电堆模块置于所述表带；

显示器，所述显示器装于所述表盘上，所述微处理器与所述显示器电性连接。

其中，所述I2C总线集成于柔性电路板中，所述数字热电堆模块和所述微处理器之间通过所述柔性电路板连接。

本申请另一方面提供一种测温电路，所述测温电路包括：

微处理器；

数字热电堆模块，所述数字热电堆模块通过I2C总线与所述微处理器连接；

其中，所述数字热电堆模块用于获取待测物的实际温度数据，并将所述实际温度数据编码为I2C信号进行传输；所述微处理器用于接收并解码所述I2C信号，以获得所述待测物的实际温度值。

本申请实施例提供的可穿戴设备设有测温电路，其中的数字热电堆模块通过I2C总线与微处理器连接，I2C总线占用的空间非常小，减少了测温电路在电路板所需的空间以及芯片管脚的数量，降低了微处理器和数字热电堆模块之间互联的成本，使得该可穿戴设备能同时具有测温功能和较好的便携性。

附图说明

图1是本申请一实施例中可穿戴设备的结构示意图；

图2是本申请一实施例中测温电路的电路示意图；

图3是本申请一实施例中数字热电堆模块的电路示意图；

图4是本申请一实施例中热电堆传感器的剖面结构示意图；

图5是本申请一实施例中微处理器的电路示意图；

图6是本申请一实施例中设备主体的结构示意图；

图7是本申请一实施例中柔性电路板的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需要说明的是，本实用新型中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本申请提出一种可穿戴设备，请参阅图1，图1是本申请一实施例中可穿戴设备的结构示意图。该可穿戴设备包括测温电路1000和设备主体2000，测温电路1000设于设备主体2000上。设备主体2000可以是智能手环、智能手表、智能眼镜或智能时尚服装等。

请参阅图2，图2是本申请一实施例中测温电路的电路示意图。该测温电路1000包括微处理器1100和数字热电堆模块1200，数字热电堆模块1200通过I2C总线1300与微处理器1100连接。数字热电堆模块1200用于获取待测物的实际温度数据，并将实际温度数据编码为I2C信号进行传输；微处理器1100用于接收并解码I2C信号，以获得待测物的实际温度值。I2C总线1300是一种简单、双向二线制同步串行总线。I2C总线1300的接口是直接在组件上的，因此I2C总线1300占用的空间非常小，减少了测温电路在电路板所需的空间以及芯片管脚的数量，从而降低了微处理器1100和数字热电堆模块1200之间互联的成本，使得该可穿戴设备能同时具有测温功能和较好的便携性。同时，I2C总线1300具有极低的电流消耗以及较好的抗高噪声干扰，I2C总线1300可以通过外部连线进行在线检测，便于系统故障诊断和调试，故障可以立即被寻址，有利于标准化和模块化，缩短开发时间。

进一步的，请参阅图3，图3是本申请一实施例中数字热电堆模块的电路示意图。本实施例中的数字热电堆模块1200包括信号处理器1210、模数转换器1220、数字控制器1230、热电堆传感器1240、环境温度传感器1250以及基准电压源1260。

其中，热电堆传感器1240连接数字控制器1230，用于获取待测物的温度测量数据；环境温度传感器1250连接数字控制器1230，用于获取环境的温度测量数据；数字控制器1230用于根据待测物的温度测量数据和环境的温度测量数据获得待测物的实际温度数据。

热电堆传感器1240是一种非接触式的测量装置，热电堆传感器1240通过感测物体发出红外辐射来进行温度测量。

请参阅图4，图4是本申请一实施例中热电堆传感器的剖面结构示意图。热电堆传感器1240进一步包括壳体1241、滤光片1242和热电堆电偶1243。壳体1241上开设有通孔1244，滤光片1242嵌装于通孔1244中，热电堆电偶1243设于壳体1241内，且与滤光片1242对应设置，使经过滤光片1242后的红外射线能够照射在热电堆电偶1243上，热电堆电偶1243吸收红外射线的能量并产生和输出电信号，以此对待测物温度进行测量。

本实施例中的热电堆传感器1240能直接感应热辐射，能对待测物进行非接触的温度测量，并且具有较好的长期稳定性、温度灵敏系数以及光电特性，还具有成本低、测量精度高的优点。

环境温度传感器1250可以是热电偶温度器或热敏电阻温度器，在使用时，环境温度传感器1250远离热电堆传感器1240设置，如当热电堆传感器1240设置在电路板中央时，环境温度传感器1250可设置在电路板的侧边，从而避免环境温度传感器1250在测量时受到待测物热量的影响。本实施例中的环境温度传感器1250采用热敏电阻温度器，热敏电阻温度器具有灵敏度较高、工作温度范围宽、体积小的优点，有助于减小电路体积。

模数转换器1220分别连接数字控制器1230、热电堆传感器1240、环境温度传感器1250和基准电压源1260，用于将热电堆传感器1240和环境温度传感器1250测得的温度模拟信号转化为数字信号后发送至数字控制器1230。

信号处理器1210分别连接热电堆传感器1240和模数转换器1220，用于将热电堆传感器1240获取的待测物的温度测量数据进行信号处理后再发送至模数转换器1220，以便于模数转换器1220对信号进行处理。信号处理器1210可以是信号放大器或信号滤波器等，使热电堆传感器1240发送的信号经过信号放大或信号滤波的操作后再发送至模数转换器1220。

数字控制器1230可以是51单片机，如AT89C2051单片机等。数字控制器1230上设有用于与微处理器1100连接的SDA端口和SCL端口，以及接地的GND端口和连接电源的VDD端口。数字控制器1230接收到热电堆传感器1240发送的待测物的温度测量数据以及环境温度传感器1250发送的环境的温度测量数据后，根据温度场补偿模型对数据进行处理，获得待测物的实际温度数据。所述温度场补偿模型根据大量的不同环境下的环境的温度测量数据、待测物的温度测量数据以及与所述待测物的温度测量数据匹配的实际体温数据，通过深度学习算法构建，以此保证数字热电堆模块1200温度测量的准确性。

请参阅图5，图5是本申请一实施例中微处理器的电路示意图。微处理器1100同样可采用51单片机，或STM32微控制器等。本实施例中的微处理器1100包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。其中，第一端口为SDA端口，第一端口与I2C总线1300中的串行数据线连接；第二端口为SCL端口，第二端口与I2C总线1300中的串行时钟线连接；第三端口为VDD端口，第三端口连接电源；第四端口为GND端口，第四端口接地。

具体的，微处理器1100的SDA端口分别与数字控制器1230的SDA端口和第一电阻R1的一端连接；微处理器1100的SCL端口分别与数字控制器1230的SCL端口和第二电阻R2的一端连接；微处理器1100的VDD端口分别与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端、第一电容C1的一端以及数字控制器1230的VDD端口连接，第一电容C1的另一端接地。

进一步的，请参阅图6，图6是本申请一实施例中设备主体的结构示意图。本实施例中的设备主体2000为智能手表，包括表带2100、表盘2200以及显示器2300，表带2100连接表盘2200，测温电路1000中的数字热电堆模块1200设置于表带2100上，微处理器1100置于表盘2200内，显示器2300安装在表盘2200上，且微处理器1100与显示器2300电性连接。微处理器1100与显示器2300连接使得微处理器100接收到的待测物的实际温度值可以通过显示器2300显示，使用户能更加方便的读取温度数值。

手表具有很好的便携性，将测温电路1000与手表结合可以实现随时随地进行测温的优点。但目前手表上的空间有限，测温电路模块需要一定的容置空间，且还需考虑到便于测温操作的问题，放在表盘上方或侧边，会存在比较多的信息干扰与布局空间限制。

本实施例将测温电路1000中的数字热电堆模块1200置于表带2100上，使温度测量与表盘2200分离，既方便了用户进行测温，同时也不会影响到表盘的空间布局，实现了手表功能和测温功能的较好结合。

进一步的，本实施例中的I2C总线1300集成于柔性电路板2400中，使数字热电堆模块1200和微处理器1100之间通过柔性电路板2400连接。请参阅图7，图7是本申请一实施例中柔性电路板的连接结构示意图。本实施例中的表带2100可采用皮质表带或橡胶表带。柔性电路板2400具有质量轻、厚度薄、可自由弯曲折叠的优点，非常适于植入皮质表带或橡胶表带这种柔性的表带中。通过柔性电路板2400既能保证数字热电堆模块1200和微处理器1100之间的连接稳定性，同时还能使手表整体具有较好的外观表现。

本申请还提出一种测温电路，该测温电路与上述实施例中的测温电路相同，包括微处理器1100和数字热电堆模块1200，数字热电堆模块1200通过I2C总线1300与微处理器1100连接。数字热电堆模块1200用于获取待测物的实际温度数据，并将实际温度数据编码为I2C信号进行传输；微处理器1100用于接收并解码I2C信号，以获得待测物的实际温度值。由于I2C总线1300占用的空间非常小，减少了测温电路在电路板所需的空间以及芯片管脚的数量，因此该测温电路非常适宜用于需要小型化和便携化的设备中。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

设备主体；

测温电路，所述测温电路设于所述设备主体上；

所述测温电路包括：

微处理器；

数字热电堆模块，所述数字热电堆模块通过I2C总线与所述微处理器连接；

其中，所述数字热电堆模块用于获取待测物的实际温度数据，并将所述实际温度数据编码为I2C信号进行传输；所述微处理器用于接收并解码所述I2C信号，以获得所述待测物的实际温度值。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述数字热电堆模块包括：

数字控制器，所述数字控制器连接所述微处理器；

热电堆传感器，所述热电堆传感器连接所述数字控制器，用于获取所述待测物的温度测量数据；

环境温度传感器，所述环境温度传感器连接所述数字控制器，用于获取环境的温度测量数据；

其中，所述数字控制器用于根据所述待测物的温度测量数据和所述环境的温度测量数据获得所述待测物的所述实际温度数据。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述数字热电堆模块还包括：

模数转换器，所述模数转换器分别连接所述数字控制器、所述热电堆传感器和所述环境温度传感器，用于将所述热电堆传感器和所述环境温度传感器测得的温度模拟信号转化为数字信号后发送至所述数字控制器。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述数字热电堆模块还包括：

信号处理器，所述信号处理器分别连接所述热电堆传感器和所述模数转换器，用于将所述热电堆传感器获取的所述待测物的温度测量数据进行信号处理后发送至所述模数转换器。

5.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述热电堆传感器包括：

壳体，所述壳体上开设有通孔；

滤光片，所述滤光片嵌装于所述通孔中；

热电堆电偶，所述热电堆电偶设于所述壳体内，且与所述滤光片对应设置，使经过所述滤光片后的红外射线能够照射在所述热电堆电偶上。

6.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述环境温度传感器为热敏电阻温度器。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述微处理器包括：

第一端口，所述第一端口与所述I2C总线中的串行数据线连接；

第二端口，所述第二端口与所述I2C总线中的串行时钟线连接。

8.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述设备主体为智能手表，包括：

表盘，所述微处理器置于所述表盘内；

表带，所述表带连接所述表盘，所述数字热电堆模块置于所述表带；

显示器，所述显示器装于所述表盘上，所述微处理器与所述显示器电性连接。

9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其特征在于，所述I2C总线集成于柔性电路板中，所述数字热电堆模块和所述微处理器之间通过所述柔性电路板连接。

10.一种测温电路，其特征在于，所述测温电路包括：

微处理器；

数字热电堆模块，所述数字热电堆模块通过I2C总线与所述微处理器连接；

其中，所述数字热电堆模块用于获取待测物的实际温度数据，并将所述实际温度数据编码为I2C信号进行传输；所述微处理器用于接收并解码所述I2C信号，以获得所述待测物的实际温度值。

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