專利名稱：一體化干球濕球溫度無線傳感裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，主要用于各類烤房干球溫度
和濕球溫度數據的采集與監測。
背景技術：
公知的各類烤房均需要實時測量干球溫度和濕球溫度，而干球溫度和濕球溫度的測量都是獨立的，一般將干球溫度和濕球溫度傳感部分采集的數據通過連線傳送到至單片機的接口 ，然后由單片機控制執行機構動作并且顯示當前的干球溫度和濕球溫度，從而實現烤房內的干球溫度和濕球溫度控制。
發明內容
技術問題 現有的干球溫度和濕球溫度傳感裝置存在以下問題 —是傳統的干球溫度和濕球溫度傳感裝置在結構上十分簡陋，干球溫度和濕球溫度傳感器均為分立結構，沒有一體化裝置，可靠性差。 二是傳統的干球溫度和濕球溫度傳感裝置其功能十分單一，即一般只有干球溫度和濕球溫度傳感功能，沒有干球溫度和濕球溫度的指示功能。 三是傳統的干球溫度與濕球溫度傳感部分和顯示部分均為獨立結構，顯示部分由獨立的控制箱組成，且一般采用LED/LCD數字顯示方式。 四是現有的干球溫度和濕球溫度的傳感數據與控制箱之間依賴電纜線傳送，一般不具備無線傳輸裝置。 五是現有的具有無線傳輸干球溫度和濕球溫度的裝置，其通信方式一般采取復雜的藍牙技術或GSM，沒有采用Zigbee，而這兩種無線通信方式引發了幾個連鎖相關的問題第一是復雜的通信方式需要相應的軟硬件機構支持，軟硬件開銷增加使得本裝置的制造成本增加，難以滿足大規模低成本應用；第二，無線傳感節點一般采用電池供電，對于節點功耗的要求是非常嚴苛的，然而藍牙或GSM通信方式令無線傳感節點的運行功耗無法進一步
降低，使裝置的供電矛盾凸顯出來，難以解決。
技術方案 為解決上述技術問題，本發明提出了一種一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其技術方案如下 —種一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，包括殼體、傳感機構、顯示機構、無線通信機構，所述的傳感機構包括干球溫度傳感探頭、濕球溫度傳感探頭以及包裹了濕球溫度傳感探頭的脫脂棉紗，所述顯示機構包括干球與濕球溫度顯示面板、指針驅動機構、干球溫度指針、濕球溫度指針、專用控制芯片，所述無線通信機構包括Zigbee無線通信模塊、天線，其一體化干球濕球溫度無線傳感裝置的殼體整體上為一個特制的類似"海馬"形狀，包含水容器部分和無水容器部分，水容器部分與無水容器部分內部互相隔離而外部自然過渡連接形成一體化結構，無水容器部分內部安裝顯示機構和Zigbee無線通信模塊。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其殼體還包括U形彎管部分和水汽蒸
發喇叭口部分，U形彎管部分為一個細長的U形管道，水汽蒸發口部分為一個喇叭形開口，
U形彎管部分的一端與水容器部分的底部連接，另一端與水汽蒸發喇叭口部分連接，水汽蒸
發喇叭口部分正朝向濕球溫度傳感探頭。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其殼體的無水容器部分為圓柱形，其一端與水容器部分連為一體，另一端為帶外螺紋的開口，開口端接一個圓形的帶內螺紋的顯示機構面蓋，兩者通過內外螺紋連接封閉，顯示機構面蓋中央的材質是透明的，干球濕球溫度顯示面板安裝在由顯示機構面蓋封裝的無水容器部分的內部。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其干球溫度指針與濕球溫度指針同圓心安插在干球濕球溫度顯示面板的中央，干球濕球溫度顯示面板上鏤刻有干球溫度刻度和濕球溫度刻度，干球溫度刻度位于干球濕球溫度顯示面板的外圈，濕球溫度刻度位于干球濕球溫度顯示面板的內圈，干球溫度指針較長，指示外圈刻度，濕球溫度指針較短，指示內圈刻度，所述指針驅動機構為一個具有同心的雙驅動軸步進電機，干球溫度指針和濕球溫度指針分別與該步進電機的雙驅動軸相連。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其干球濕球溫度顯示面板上的干球和濕球溫度刻度各分為10大格，每大格代表l(TC ，每大格又分為10小格，每小格代表TC ，干
球溫度刻度的顯示范圍為ot:到IO(TC，濕球溫度刻度的顯示范圍也為ot:到ioo°c。
所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于干球濕球溫度顯示面板
上設置有一個通信指示燈。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其殼體頂部的水容器部分開口處用一
個密封蓋封閉，密封蓋頂部有一個圓形吊環，殼體的兩側各有一個半圓形吊耳，殼體背后有一個平面，平面上開有一個懸掛孔。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其干球溫度傳感探頭與濕球溫度傳感探頭均為圓柱體形狀，圓柱體的內部放置數字溫度傳感器SMT16030并以密封膠灌封，干球溫度傳感探頭植入安裝在殼體無水容器部分的側上方位置，濕球溫度傳感探頭植入安裝在殼體無水容器部分底部的正下方位置，其脫脂棉紗的一端包裹濕球溫度傳感探頭，與水汽蒸發喇叭口部分正對，但濕球溫度傳感探頭不與水面接觸，脫脂棉紗的另一端插入喇叭口所連接的含水U形管中。 所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其天線安插在殼體無水容器部分的正上方，天線與無水容器部分內部的Zigbee無線通信模塊連接，Zigbee無線通信模塊與專用控制芯片連接。
技術效果 相對于現有干球濕球溫度傳感技術，本發明具有如下有益技術效果 1、本發明提出了一種將烤房干球溫度和濕球溫度數據采集、顯示與無線通信功能
融于一身的傳感顯示裝置，其外殼的水容器部分與無水容器部分互相隔離并自然過渡連接
形成一體化結構，干球溫度和濕球溫度傳感器自然植入殼體，該裝置不但可以作為一個溫
度傳感節點，完成單點數據采集功能，而且可以作為一個監測終端應用于大型分布式無線
局域網絡系統，特別是適應于烤房群的集中無線控制，可靠性好。
2、本發明內嵌Zigbee無線通信模塊，采用Zigbee無線通信協議作為其通信方式， 融入了 Zigbee網絡的優良特性，具有制造成本低、運行功耗小等特點，使其監測終端不同 于傳統的無線傳感節點，具有數據顯示與預處理功能，能夠有效的降低無線網絡的數據吞 吐量，當無線網絡遭遇擁塞時，監測終端仍然能夠獨立運行，完成對部分區域數據采集與監 控。因此，本發明的意義在于能夠改變無線網絡的結構，減小系統對于端節點的依賴性，增 強了整個系統的健壯性。 3、本發明既可以作為單個數據采集節點，也能夠作為一個監測終端，不僅制造成 本低，而且運行功耗小， 一組電池可連續供電六至十二個月。 4、為了適應不同的烤房，本發明在殼體結構上設計了三種安裝固定方式其一，裝 置可利用密封蓋頂部的吊環懸掛于烤房內的一根橫桿上；其二，裝置可利用殼體兩側的吊 耳用繩索懸掛在空中；其三，裝置可利用殼體背后的懸掛孔固定在墻壁上，使其安裝十分簡 單，使用方便、無須連線。
圖1一體化干球濕球溫度無線傳感裝置外觀圖 圖2 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置正視圖 圖3 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置背視圖 圖4 一體化干球濕球溫度無線傳感裝置頂視圖 圖5 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置底視圖 圖6 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置左向側視圖 圖7 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置右向側視圖 圖8 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置側向分解圖 圖9 一體化干球濕球溫度無線傳感裝置頂向分解圖
圖10 —體化干球濕球溫度無線傳感裝置電原理框圖標號說明
l殼體la水容器部分
lb無水容器部分lcU形彎管部分
ld水汽蒸發喇叭口部分
2密封蓋3吊環
4吊耳5懸掛孔
6顯示機構面蓋7干球濕球溫度顯示面板
8干球溫度指針9濕球溫度指針
10干球溫度刻度ll濕球溫度刻度
12通信指示燈13干球溫度傳感探頭
14濕球溫度傳感探頭15天線
16專用控制芯片17Zigbee無線通信模塊
18指針驅動機構19電池
20脫脂棉紗
具體實施例方式
下面結合
本發明的具體實施方式
。 本發明的外觀如圖1至圖9所示，包括殼體1、顯示機構、無線通信機構、傳感機構。 一體化干球濕球溫度無線傳感裝置的殼體1為一個特制的類似"海馬"形狀，包括水容器部 分la、無水容器部分lb、U形彎管部分lc和水汽蒸發喇叭口部分ld，水容器部分la與無水 容器部分lb互相隔離并自然過渡連接形成一體化結構。殼體1的無水容器部分lb為圓柱 形，其一端與水容器部分la連為一體，另一端為帶外螺紋的開口 ，開口端接一個圓形的帶 內螺紋的顯示機構面蓋6，兩者通過內外螺紋連接封閉，顯示機構面蓋6中央的材質是透明 的，干球濕球溫度顯示面板7安裝在由顯示機構面蓋6封裝的無水容器部分lb的內部。無 水容器部分lb內部安裝顯示機構和Zigbee無線通信模塊17，U形彎管部分lc為一個細長 的U形管道，水汽蒸發喇叭口部分ld為一個喇叭形開口，U形彎管部分lc的一端與水容器 部分Id的底部連接，另一端與水汽蒸發喇叭口部分ld連接，水汽蒸發喇叭口部分ld正好 對準濕球溫度傳感探頭14。 殼體1的頂部具有一個裝水的開口 ，開口可用一個密封蓋2旋緊封閉，密封蓋2頂 部有一個圓形吊環3，殼體1兩側各有一個半圓形吊耳4，殼體1背后有一個平面，平面上開 有懸掛孔5，因此，本發明可以選擇以下三種安裝固定方式之一一是裝置可利用密封蓋頂 部的吊環懸掛于烤房內一根橫桿上；二是裝置可利用殼體兩側的吊耳用繩索懸掛在空中； 三是裝置可利用殼體背后的懸掛孔固定在墻壁上，使其安裝十分簡單，使用方便、無須連線 操作。 顯示機構安裝在殼體1無水容器部分lb內，包括干球濕球溫度顯示面板7、指針 驅動機構18、干球溫度指針8、濕球溫度指針9、專用控制芯片16。顯示機構安裝在殼體無 水容器部分lb內，殼體無水容器部分lb為圓柱形，其一端與水容器部分la連為一體，另一 端開口，開口端由一個圓形的顯示機構面蓋6封閉，顯示機構面蓋6中央的材質是透明的， 干球濕球溫度顯示面板7安裝于無水容器部分lb的內部，面向顯示機構面蓋6。干球溫度 指針8與濕球溫度指針9同圓心安插在干球濕球溫度顯示面板7的中央，干球濕球溫度顯 示面板7上鏤刻有干球溫度刻度10和濕球溫度刻度ll，干球溫度刻度10位于干球濕球溫 度顯示面板7的外圈，濕球溫度刻度11位于干球濕球溫度顯示面板7的內圈，干球溫度指 針8較長，指示外圈刻度，濕球溫度指針9較短，指示內圈刻度，所述的指針驅動機構18為 一個具有同心的雙驅動軸步進電機，干球溫度指針和濕球溫度指針分別與該步進電機的雙 驅動軸相連，并由步進電機的雙驅動軸推動偏轉。干球溫度刻度共分成十大格，每一大格代
表i(rc，每一大格又分為十小格，每一小格代表rc，干球溫度的顯示范圍為ot:到IO(TC，
濕球溫度刻度11的設置與干球溫度刻度10相同，濕球溫度的顯示范圍也為Ot:到IO(TC， 干球濕球溫度顯示面板7上還設置有一個通信指示燈12。 無線通信機構包括Zigbee無線通信模塊17和天線15，所述的Zigbee是一組基 于IEEE802. 15.4無線標準研制開發的，有關組網，安全和應用的技術標準，其無線通信模 塊17結合了高性能的2.4GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發器核心，無線通信模塊17直 接安裝在一體化殼體中無水容器部分lb內，天線15自然植入安裝在無水容器部分lb的正 上方，天線15與無水容器部分內部的Zigbee無線通信模塊17連接，Zigbee無線通信模塊 17與專用控制芯片16連接。
傳感機構包括干球溫度傳感探頭13、濕球溫度傳感探頭14和脫脂棉紗20。干球 溫度傳感探頭13與濕球溫度傳感探頭14均為圓柱體形狀，圓柱體的內部放置SMT16030數 字溫度傳感器并以密封膠灌封，其絕對精度為士0.7t:，線性輸出誤差在0.2t:以內，分辨 率優于0. 005t:，干球溫度傳感探頭13安插在無水容器部分lb的側上方，濕球溫度傳感探 頭14由脫脂棉紗20的一端包裹，安插在無水容器部分lb的底部，與水汽蒸發喇叭口部分 ld正對，但濕球溫度傳感探頭14不與喇叭口的液面直接接觸，脫脂棉紗20的另一端則直接 插入含水的U形管中，干球溫度傳感探頭13和濕球溫度傳感探頭14與無水容器部分的插 口用膠密封。 本發明一體化干球濕球溫度無線傳感裝置的裝水過程如下首先，將殼體1頂部 的水容器部分la開口處的密封蓋2旋開并取下，將顯示機構面蓋6擰緊密封，然后，將無線 傳感裝置整體置于水中，待水容器部分la內充滿水，在水下將密封蓋2與殼體擰緊，最后將 傳感裝置豎直的從水中取出，以確保水容器內無空氣。 圖IO是本發明的電原理框圖，它實際上反映了一個烤房內干球溫度與濕球溫度 傳感節點的情況，其它的無線通信節點可以是帶Zigbee的上位計算機、執行器或是其它烤 房內的帶Zigbee的干球溫度與濕球溫度傳感節點。專用控制芯片16由一組電池19供電， 從干球溫度傳感探頭13和濕球溫度傳感探頭14獲取干球濕球溫度數據，通過指針驅動機 構18控制干球溫度指針8與濕球溫度指針9的移動，可在刻度盤上指示干球溫度與濕球溫 度，所述指針驅動機構18為一個具有同心的雙驅動軸步進電機，其干球溫度指針8和濕球 溫度指針9分別與該步進電機的雙驅動軸相連，該步進電機直接由專用控制芯片16控制。 專用控制芯片16還與Zigbee無線通信模塊17和通信指示燈12連接，Zigbee無線通信模 塊17與天線15相連，專用控制芯片16通過Zigbee無線通信模塊17收發數據，收發數據 時，專用控制芯片16控制通信指示燈12閃爍發光，表示正在進行數據通信。
本發明一體化干球濕球溫度無線傳感裝置將數據采集、數據顯示與無線通信功能 融于一身，既可以作為單個數據采集節點，也能夠作為一個監測終端，不僅制造成本低，而 且運行功耗小，一組電池可連續供電六至十二個月，其結構小巧、安裝簡單、使用方便、無須 連線，可廣泛應用于各類烤房的無線傳感控制領域。
權利要求
一種一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，包括殼體(1)、傳感機構、顯示機構、無線通信機構，所述的傳感機構包括干球溫度傳感探頭(13)、濕球溫度傳感探頭(14)以及包裹了濕球溫度傳感探頭(14)的脫脂棉紗(20)，所述顯示機構包括干球與濕球溫度顯示面板(7)、指針驅動機構(18)、干球溫度指針(8)、濕球溫度指針(9)、專用控制芯片(16)，所述無線通信機構包括Zigbee無線通信模塊(17)、天線(15)，其特征在于一體化干球濕球溫度無線傳感裝置的殼體(1)整體上為一個特制的類似“海馬”形狀，包含水容器部分(1a)和無水容器部分(1b)，水容器部分(1a)與無水容器部分(1b)內部互相隔離而外部自然過渡連接形成一體化結構，無水容器部分(1b)內部安裝顯示機構和Zigbee無線通信模塊(17)。
2. 根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于殼體(1) 上還包括U形彎管部分(lc)和水汽蒸發喇叭口部分(ld)， U形彎管部分(lc)為一個細長 的U形管道，水汽蒸發口部分(ld)為一個喇叭形開口，U形彎管部分(lc)的一端與水容器 部分(la)的底部連接，另一端與水汽蒸發喇叭口部分(ld)連接，水汽蒸發喇叭口部分(ld) 正朝向濕球溫度傳感探頭(14)。
3. 根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于殼體(1) 的無水容器部分(lb)為圓柱形，其一端與水容器部分(la)連為一體，另一端為帶外螺紋的 開口，開口端接一個圓形的帶內螺紋的顯示機構面蓋(6)，兩者通過內外螺紋連接封閉，顯 示機構面蓋(6)中央的材質是透明的，干球濕球溫度顯示面板(7)安裝在由顯示機構面蓋(6) 封裝的無水容器部分(lb)的內部。
4. 根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于干球溫度 指針(8)與濕球溫度指針(9)同圓心安插在干球濕球溫度顯示面板(7)的中央，干球濕球 溫度顯示面板(7)上鏤刻有干球溫度刻度(10)和濕球溫度刻度(ll)，干球溫度刻度(10) 位于干球濕球溫度顯示面板(7)的外圈，濕球溫度刻度(11)位于干球濕球溫度顯示面板(7) 的內圈，干球溫度指針(8)較長，指示外圈刻度，濕球溫度指針(9)較短，指示內圈刻度， 所述指針驅動機構(18)為一個具有同心的雙驅動軸步進電機，干球溫度指針(8)和濕球溫 度指針(9)分別與該步進電機的雙驅動軸相連。
5. 根據權利要求1或4所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于干球 濕球溫度顯示面板(7)上的干球和濕球溫度刻度各分為IO大格，每大格代表l(TC，每大格 又分為10小格，每小格代表rC，干球溫度刻度(10)的顯示范圍為Ot:到IO(TC，濕球溫度 刻度(11)的顯示范圍也為Ot:到IO(TC。
6. 根據權利要求1或4所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于干球 濕球溫度顯示面板(7)上設置有一個通信指示燈(12)。
7. 根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于殼體(1) 頂部的水容器部分(la)開口處用一個密封蓋(2)封閉，密封蓋(2)頂部有一個圓形吊環 (3)，殼體(1)的兩側各有一個半圓形吊耳(4)，殼體(1)背后有一個平面，平面上開有一個 懸掛孔(5)。
8. 根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于干球溫度 傳感探頭(13)與濕球溫度傳感探頭(14)均為圓柱體形狀，圓柱體的內部放置數字溫度傳 感器SMT16030并以密封膠灌封，干球溫度傳感探頭(13)植入安裝在殼體無水容器部分 (lb)的側上方位置，濕球溫度傳感探頭(14)植入安裝在殼體無水容器部分(lb)底部的正下方位置，其脫脂棉紗(20)的一端包裹濕球溫度傳感探頭(14)，與水汽蒸發喇叭口部分 (Id)正對，但濕球溫度傳感探頭(14)不與水面接觸，脫脂棉紗(20)的另一端插入喇叭口所 連接的含水U形管中。
9.根據權利要求1所述的一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，其特征在于天線(15) 安插在殼體無水容器部分(lb)的正上方，天線(15)與無水容器部分(lb)內部的Zigbee 無線通信模塊(17)連接，Zigbee無線通信模塊(17)與專用控制芯片(16)連接。
全文摘要
一體化干球濕球溫度無線傳感裝置，包括殼體、顯示機構、無線通信機構、傳感機構，所述殼體包括水容器和無水容器部分，水容器與無水容器部分內部互相隔離，但外形上合為一體，所述傳感機構包括干球溫度傳感探頭、濕球溫度傳感探頭和脫脂棉紗，顯示機構包括干球濕球溫度顯示面板、干球溫度指針、濕球溫度指針、指針驅動機構和專用控制芯片，顯示機構與Zigbee無線通信模塊安裝在無水容器部分內，無線通信機構包括Zigbee無線通信模塊和天線，Zigbee無線通信模塊與專用控制芯片連接，本發明集數據采樣、數據顯示與無線數據收發多種功能融于一身，結構小巧、安裝簡單，能廣泛應用于各類烤房傳感干球溫度和濕球溫度且實時顯示。
文檔編號G01K1/04GK101793564SQ20101011264
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月24日 優先權日2010年2月24日
發明者盧力, 彭希南, 樊瑋虹, 管于球, 荀慶來, 謝穩 申請人:彭希南;管于球