具有低温保护的温湿度记录仪的制作方法

1.本实用新型涉及温湿度检测设备技术领域，特别涉及一种具有低温保护的温湿度记录仪。


背景技术：

2.温湿度检测设备由于可同时测量出温度和湿度，因而被广泛应用于现代人们的生活和工作中。尤其是在冷链运输应用中，很多电气设备的运行或者是需要冷藏环境运输的产品来说，同时对其内部温湿度有着严格的要求，当产品或者设备在潮湿或者极冷的环境中，很容易出现工作延时，甚至损坏。
3.目前，温湿度检测设备大多使用纽扣电池作为供电电源，工作方式为：唤醒-休眠这两个状态循环工作，唤醒后工作时间很短，只有几十个ms，工作电流较大，为ma级，休眠后时间比较长一般为几秒钟、几分钟，工作电流较小，一般为ua级。纽扣电池由于自身工作原理的局限，存在放电延迟的特性，此外在低温环境下，电池的内阻会变大，导致电池的输出电压变低，无法满足系统工作要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种具有低温保护的温湿度记录仪，旨在解决现有的温湿度检测设备在低温环境下工作存在延时，影响测量精度的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的具有低温保护的温湿度记录仪，包括主控电路、温湿度采集电路、供电电路和低温保护电路；所述主控电路通过串口通讯连接方式与所述温湿度采集电路连接，所述温湿度采集电路将采集到的环境的温湿度模拟信号发送至所述主控电路；所述低温保护电路与所述供电电路连接，在所述主控电路输出低温唤醒所述温湿度记录仪工作的启动信号时，所述低温保护电路输出低温保护工作信号控制所述供电电路向所述主控电路提供瞬间大电流。
6.在本实用新型一实施例中，所述低温保护电路包括加热电路和与所述加热电路串联连接的第一控制开关，所述低温保护电路与所述供电电路的正极和负极直接连接，在所述主控电路输出启动信号时，闭合所述第一控制开关，接通所述加热电路工作。
7.在本实用新型一实施例中，所述低温保护电路为与所述供电电路并联连接的储能电路，在所述主控电路输出启动信号时，所述所述储能电路与所述供电电路同时工作向所述主控电路提供瞬间大电流。
8.在本实用新型一实施例中，所述储能电路包括纽扣电池和分别与所述纽扣电池并联连接的至少两个电容，至少两个所述电容与所述供电电路并联连接。
9.在本实用新型一实施例中，所述主控电路包括天线电路、主控芯片和辅助电路，其中所述主控芯片为集成有数据处理电路、蓝牙电路、nfc电路的集成芯片。
10.在本实用新型一实施例中，所述供电电路包括设有至少两个输出端的电源电路，在每个输出端上并联设置至少一个容量互补相同的滤波电容。
11.在本实用新型一实施例中，所述温湿度采集电路包括三个电阻器、两个电容器和温湿度传感器芯片，其中，所述温湿度传感器芯片的第一引脚和第六引脚分别与所述集成芯片中的第一数据引脚和第一控制引脚连接，所述温湿度传感器芯片的第二引脚和第四引脚接地；三个所述电阻器的第一连接端相互连接后与所述集成芯片的数据采集引脚连接，三个所述电阻器的第二连接端分别与所述温湿度传感器芯片的第一引脚、第三引脚和第六引脚连接；两个所述电容器并联连接后的第一连接端与所述电阻器的第一连接端连接，两个所述电容器并联连接后的第二连接端与所述温湿度传感器芯片第四引脚连接。
12.在本实用新型一实施例中，所述天线电路包括依次连接的lc滤波电路、阻抗匹配电路、耦合电容、第一电阻和天线；所述阻抗匹配电路的一端与所述耦合电容的一端连接，所述耦合电容的另一端与所述lc滤波电路的一端连接，所述阻抗匹配电路的另一端与所述第一电阻连接。
13.在本实用新型一实施例中，所述lc滤波电路包括依次串联连接的第一电感和第一电容，在所述第一电感中与所述第一电容连接的一端上设有第一输入端，在所述第一电感中不与所述第一电容连接的一端上设有第二输入端和第二电容，所述第二电容与地连接。
14.在本实用新型一实施例中，所述温湿度记录仪还包括与所述集成芯片连接的usb接口电路。
15.本实用新型技术方案中的具有低温保护的温湿度记录仪包括主控电路、温湿度采集电路、供电电路和低温保护电路，低温保护电路与供电电路连接，在检测到温湿度记录仪启动工作时，低温保护电路输出低温保护工作信号控制供电电路向主控电路提供瞬间大电流，以保证电能的供应，解决了低温环境下供电电路输出电流过小，无法保证温湿度记录仪正常工作的问题，实现了温湿度记录仪在不同环境下的兼容工作，同时也保证的温湿度记录仪正常工作提高检测精度。
附图说明
16.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示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型中具有低温保护的温湿度记录仪第一实施例的结构示意图；
18.图2为本实用新型中主控电路的电路原理图；
19.图3为本实用新型中天线电路的结构示意图；
20.图4为本实用新型中阻抗匹配电路的结构示意图；
21.图5为本实用新型中具有低温保护的温湿度记录仪第二实施例的结构示意图；
22.图6为本实用新型中集成芯片和天线电路的电路原理图；
23.图7为本实用新型中温湿度采集电路的结构示意图；
24.图8为本实用新型中供电电路的结构示意图；
25.图9为本实用新型中低温保护电路的结构示意图。
26.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
30.本实用新型提出一种具有低温保护的温湿度记录仪，请参照图1，该具有低温保护的温湿度记录仪包括主控电路10、温湿度采集电路20、供电电路30和低温保护电路40，其中，该主控电路10的输入端与温湿度采集电路20连接，主控电路10的电源端与供电电路30连接，主控电路10的控制端与低温保护电路40连接，低温保护电路40与供电电路30连接，具体的低温保护电路40和供电电路30可以采用并联方式连接。
31.在实际应用中，在主控电路10和温湿度采集电路20之间还设置有串口通讯电路，温湿度采集电路20采集到的温湿度记录仪所在的环境中的温湿度数据，通过串口通讯电路发送至主控电路10中进行处理，主控电路10在接收到温湿度数据后，对温湿度数据进行处理，具体为将温湿度数据转换为数据信号，然后按照采集的时间先后顺序进行存储。即是主控电路10通过串口通讯连接方式与温湿度采集电路20连接，温湿度采集电路20将采集到的环境的温湿度模拟信号发送至主控电路10进行处理后存储。
32.在本实施例中，供电电路30与主控电路10的电源端(即是电源引脚)连接，同时供电电路30也与温湿度采集电路20连接，供电电路30分别为主控电路10和温湿度采集电路30在工作状态下提供电能，以保证两者在正常工作状态下工作，而低温保护电路40与供电电路30连接，在主控电路10输出低温唤醒温湿度记录仪工作的启动信号时，低温保护电路40输出低温保护工作信号控制供电电路30向主控电路10提供瞬间大电流。
33.在实际应用中，温湿度记录仪主要分为两个状态，分别是休眠状态和唤醒状态，当温湿度记录仪处于唤醒状态时，由低温保护电路30为温湿度记录仪的工作提供能量，当温湿度记录仪处于休眠状态时，供电电路30为低温保护电路40充电。
34.在本实施例中，主控电路10包括主控芯片、辅助电路和天线电路，其中主控芯片为集成有数据处理电路、蓝牙电路、nfc电路的集成芯片。温湿度记录仪在通过温湿度采集电路20采集到温湿度数据后，发送给主控芯片，然后在天线电路接收到出触发信号的接入后，触发数据的输出读取，主控芯片将接收到的温湿度数据进行转换，并输出。辅助电路包括分别与集成芯片连接的晶振电路、数据导出接口电路和复位电路。
35.如图2-4所示，该天线电路包括至少两个lc滤波电路、阻抗匹配电路、耦合电容c2、
第一电阻r17和天线u6，阻抗匹配电路的一端与耦合电容c2的一端连接，耦合电容c2的另一端与lc滤波电路的一端连接，阻抗匹配电路的另一端与第一电阻r17连接，第一电阻r17的另一端与天线u6连接。
36.在实际应用中，选择一个lc滤波电路设计，如图3所示，lc滤波电路包括依次串联连接的第一电感l2和第一电容c1，在第一电感l2与第一电容c1连接的一端上设有第一输入端a，在第一电感l2不与第一电容c1连接的一端上设有第二输入端b和第二电容c5，第二电容c5与地连接。其中，第一输入端a和第二输入端b分别与主控电路10中的天线引脚连接。
37.在实际应用中，该天线电路具体是通过蓝牙触发的天线电路，即是与主控电路中的近场通信功能中的蓝牙功能相匹配，具体该天线电路30还可以设置为包括一个lc滤波电路、阻抗匹配电路和耦合电容的简洁电路，阻抗匹配电路的一端与耦合电容的一端连接，耦合电容的另一端与lc滤波电路的一端连接，阻抗匹配电路的另一端与第一电阻连接。
38.如图4所示，该阻抗匹配电路为π型电路，包括串联连接的第三电容c3、第二电感l1和第四电容c4；第三电容c3中与第二电感l1连接的一端与耦合电容c2连接，耦合电容c2的另一端接地；第四电容c4与第二电感l1连接的一端与第一电阻r17连接，第四电容c4的另一端接地。
39.通过上述的天线电路实现温湿度数据的发送，由于第一电感l2与第一电容c1组成lc滤波电路，滤除vant中的高频部分，为天线获取纯净电源；c2为耦合电容，隔离直流电源，将ant的调制信号耦合到后边的π型电路；第一电感l1、第三电容c3、第四电容c4组成π型电路，实现阻抗匹配，实现功率的最大传输，让天线的指标达到最好状态；第一电阻r17主要作为天线匹配电路的测试点，便于接入仪器进行测试。
40.通过对上述提供的温湿度记录仪的实施，通过低温保护电路调整供电电路为所有电路供电，以保证温湿度记录仪在低温环境下也可以正常工作，从而拓展了温湿度记录仪的应用范围，并且低温保护电路是温湿度记录仪中的一部分，相比于现有技术中的设置在传感器上的方式，避免了频繁的更换，减低了温湿度记录仪的整体制造成本。
41.请参照图5和6所示，主控芯片采用型号为tlsr8251f512et48的半导体硅晶片，辅助电路包括第三电感l3和第五电容c12，其中第三电感l3并联在集成芯片中的vdcdc_sw引脚和vdcdc引脚上，第五电容c12与复位引脚连接的同时与复位电路连接，其中第三电感l3作为功率电感，是集成芯片中vdcdc引脚上的dcdc电路的储能元件。
42.在实际应用中，如图7所示，该温湿度采集电路20具体是通过温度传感器、湿度传感器或者是温湿度传感器来设计实现，该温湿度采集电路20包括传感器芯片和多个电阻、电容组成。
43.在本实施例中，该温湿度采集电路20具体包括三个电阻器(分别是图中的r6、r5和r4)、两个电容器(分别是图中的c22、c23)和温湿度传感器芯片(如图中的u4)，在实际应用中，温湿度传感器芯片采用型号为sth30的传感器来实现，该温湿度传感器芯片包括7个引脚，该温湿度传感器芯片的第一引脚和第六引脚分别与主控电路10中的集成芯片中的第一数据引脚和第一控制引脚连接，温湿度传感器芯片在检测到环境中的温湿度数据后，通过第一引脚和第六引脚的连接线路传输至集成芯片中，温湿度传感器芯片的第二引脚和第四引脚接地。
44.在本实施例中，三个电阻器r6、r5和r4的第一连接端相互连接后与集成芯片的数
据采集引脚(即是tmpvcc引脚)连接，三个电阻器r6、r5和r4的第二连接端依次与温湿度传感器芯片的第一引脚、第三引脚和第六引脚连接，而温湿度传感器芯片的第五引脚与三个电阻的第一连接端短接。
45.在本实施例中，两个电容器c22和c23并联连接，并联连接后的两个引脚分别与电阻的第一连接端和地连接，即是两个电容器c22和c23的第一连接端与电阻器的第一连接端连接，两个电容器并联连接后的第二连接端与温湿度传感器芯片第四引脚连接，同时接地。
46.在本实用新型一实施例中，该温湿度采集电路20还包括温度传感器芯片，该温度传感器芯片设有6个引脚，温度传感器芯片的第一引脚和第六引脚依次与集成芯片中的第二数据引脚和第二控制引脚连接，温度传感器芯片的第二引脚接地，其他引脚与上述三个电阻器r6、r5和r4和两个电容器c22和c23的连接关系与温度传感器芯片的连接关系相同，这里不再一一赘述了，优选的，温湿度传感器芯片选择型号为tmp112/102的传感器。
47.在本实施例中，上述的电路均为通过电路板来承载，同时还设置外壳以保证温湿度记录仪在低温环境下的工作环境。
48.对于上述的电路均为通过bcb板上的电路电路连接，通过将pcb板固定在外壳上以实现对上述电路的固定安装，在实际应用中，外壳包括第一外壳和第二外壳；
49.在第一外壳上设有与承接主控电路10、温湿度采集电路20和串口通讯电路的pcb板相适应的安装腔体；
50.第二外壳上设有与安装腔体相配配合的配合腔体；
51.pcb板通过过盈配合的安装方式固定在安装腔体和配合腔体闭合时形成的腔体中。
52.在实际应用中，该外壳可以是塑料壳体或者金属壳体，该外壳设置有电池腔，电池腔可以根据电池的类型适配设置，例如电池采用纽扣型电池，则电池腔可以对应设置为圆柱状；或者电池采用方形的锂电池，则电池腔可以对应设置为方形腔体。该电池腔设有供电池装入的安装口(未标识)，电池通过安装口安装在外壳上，并与上述各电路连接，提供对应的电压，以提供工作能量。
53.对于供电电路30，具体包括设有至少两个输出端的电源电路，在每个输出端上并联设置至少一个容量互补相同的滤波电容，如图8所示，该供电电路30包括四个输出端，分别输出不同电压值的电压信号，分别对温湿度记录仪中的不同电路供电，同时温湿度记录仪根据自身的工作状态控制主控电路10选择接通对应电压值的输出端，以获取对应的工作电压。
54.在本实施例中，温湿度记录仪在休眠和唤醒状态下对于低温保护电路40的工作控制会存在不同，该低温保护电路40与供电电路30并联连接，在低温环境下，供电电路30的内阻会变得很大，导致供电电路30的输出电压变低，，工作电流较小，无法满足温湿度记录仪的工作要求，但是小电流会对并联在供电电路30进行充电，当记录仪唤醒后低温保护电路40会瞬间放电，提供满足记录仪工作要求的电流。
55.基于上述的情况，该低温保护电路40设置为与供电电路30并联连接的储能电路，在主控电路10输出启动信号时，储能电路与供电电路30同时工作向主控电路10提供瞬间大电流。
56.在实际应用中，如图9所示，储能电路包括纽扣电池和分别与纽扣电池并联连接的
至少两个电容，至少两个电容与供电电路并联连接。
57.在本实用新型的一实施例中，该低温保护电路40还可以设置为加热功能的电路，通过加热可以实时保持供电电路30在一定的温度环境下进行工作，当然也可是在记录仪唤醒的短时间内对供电电路30进行加热，在实际应用中，低温保护电路40包括加热电路和与加热电路串联连接的第一控制开关，其与供电电路的正极和负极直接连接，在主控电路10输出启动信号时，闭合第一控制开关，接通加热电路工作。
58.在本实施例中，该具有低温保护的温湿度记录仪还包括测试接口电路和烧录接口电路，具体是通过在集成芯片中的tx和rx两个引脚中引伸出排针或者usb接口，以实现测试接口电路的设置，同理也是通过在集成芯片中的rst和sws两个引脚中引伸出排针或者usb接口，同时排针或者usb接口还与电源的正负极连接，以实现烧录接口电路的设置。
59.在本实用新型的一实施例中，温湿度记录仪还包括与集成芯片连接的usb接口电路50，该接usb接口电路50包括多个电阻、usb接口和显示电路，多个电阻分别设置在usb接口中的sv、dm、dp引脚上，其中在sv引脚上两个电阻串联后接地，形成上拉电阻组，显示电路连接在sv引脚上，在dm、dp引脚分别连接有一个电阻后与主控芯片的dm和dp引脚连接。usb接口的gnd引脚接地。
60.通过上述提供的具有低温保护的温湿度记录仪的实施，通过低温保护电路调整供电电路为所有电路供电，以保证温湿度记录仪在低温环境下也可以正常工作，从而拓展了温湿度记录仪的应用范围，并且低温保护电路是温湿度记录仪中的一部分，相比于现有技术中的设置在传感器上的方式，避免了频繁的更换，减低了温湿度记录仪的整体制造成本。
61.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。