应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统论文和设计-蔡旭东

全文摘要

本申请公开了一种应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统，温湿度检测装置用于检测冷链运输箱的温湿度信息，温湿度检测装置包括：壳体；第一传感器，设置在壳体内，用于采集冷链运输箱外的第一温湿度信息；第二传感器，设置在壳体外，用于采集冷链运输箱内的第二温湿度信息；微控制器，设置在壳体内，并行连接第一传感器和第二传感器，微控制器分别接收第一传感器的第一温湿度信息和第二传感器的第二温湿度信息。本申请设置第一传感器和第二传感器分别检测冷链运输箱内外的温湿度信息，并通过微控制器并行控制第一传感器和第二传感器，以使提高温湿度信息检测效率和效果。

主设计要求

1.一种应用于冷链的温湿度检测装置，其特征在于，所述温湿度检测装置用于检测冷链运输箱的温湿度信息，所述温湿度检测装置包括：壳体；第一传感器，设置在所述壳体内，用于采集所述冷链运输箱外的第一温湿度信息；第二传感器，设置在所述壳体外，用于采集所述冷链运输箱内的第二温湿度信息；微控制器，设置在所述壳体内，并行连接所述第一传感器和所述第二传感器，所述微控制器分别接收所述第一传感器的第一温湿度信息和所述第二传感器的第二温湿度信息；连接线，包括第一连接线和第二连接线，其中，所述第一连接线用于连接所述微控制器和所述第一传感器；所述第二连接线用于连接所述微控制器和所述第二传感器，所述第二连接线穿过所述冷链运输箱。

设计方案

1.一种应用于冷链的温湿度检测装置，其特征在于，所述温湿度检测装置用于检测冷链运输箱的温湿度信息，所述温湿度检测装置包括：

壳体；

第一传感器，设置在所述壳体内，用于采集所述冷链运输箱外的第一温湿度信息；

第二传感器，设置在所述壳体外，用于采集所述冷链运输箱内的第二温湿度信息；

微控制器，设置在所述壳体内，并行连接所述第一传感器和所述第二传感器，所述微控制器分别接收所述第一传感器的第一温湿度信息和所述第二传感器的第二温湿度信息；

连接线，包括第一连接线和第二连接线，其中，所述第一连接线用于连接所述微控制器和所述第一传感器；所述第二连接线用于连接所述微控制器和所述第二传感器，所述第二连接线穿过所述冷链运输箱。

2.根据权利要求1所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第二连接线的直径为2mm～4mm。

3.根据权利要求1所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述连接线为二芯连接线、三芯连接线或四芯连接线中的一种。

4.根据权利要求1所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第二连接线与所述第二传感器活动连接；当在所述冷链运输箱内安装所述第二传感器时，所述第二传感器与所述第二连接线分离，并将所述第二连接线穿过所述冷链运输箱的通孔；所述第二传感器与所述第二连接线穿过所述通孔的一端连接；

所述冷链运输箱内部的温度为-22℃～-18℃。

5.根据权利要求1所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第一传感器进一步包括：

第一集成电路，通过所述第一连接线与所述微控制器连接，用于向所述微控制器传输所述冷链运输箱外的温湿度信息；

所述第二传感器进一步包括：

第二集成电路，通过所述第二连接线与所述微控制器连接，用于向所述微控制器传输所述冷链运输箱内的温湿度信息。

6.根据权利要求5所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第一集成电路包括工作状态和待机状态，当所述第一集成电路接收到所述微控制器的唤醒包时，所述第一集成电路根据所述唤醒包从所述待机状态切换到所述工作状态。

7.根据权利要求5所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第二传感器进一步包括：

探头，用于容纳所述第二集成电路和所述第二连接线的一端；

所述探头为圆柱型结构、子弹头结构或锥形结构。

8.根据权利要求7所述温湿度检测装置，其特征在于，所述探头进一步包括：

至少一个窗口，设置在探头框体的一侧，所述第二集成电路对应所述窗口设置在所述探头内。

9.根据权利要求1所述的温湿度检测装置，其特征在于，所述第一传感器和\/或所述第二传感器为热敏传感器、铂电阻温度传感器或温湿度传感器中的一种。

10.一种应用于冷链的温湿度检测系统，其特征在于，所述温湿度检测系统包括无线网关、多个温湿度检测装置和远程服务器，所述温湿度检测装置为上述权利要求1～9任一项所述的温湿度检测装置；

其中，多个所述温湿度检测装置分别与所述无线网关建立通信连接，所述无线网关用于将所述温湿度检测装置采集到的温湿度信息上传到所述远程服务器。

设计说明书

技术领域

本申请涉及温湿度检测的技术领域，特别是涉及一种应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统。

背景技术

物联网作为新的信息技术，能够实现人与物、物与物之间的信息化、远程管理控制和智能化。现有技术的物联网通过温湿度检测装置进行检测环境的温湿度，但是目前的温湿度检测装置仅在壳体内设置一个传感器，无法同时检测多个环境的温湿度，影响用户的体验效果。

实用新型内容

为了解决现有技术的温湿度检测装置存在的上述问题，本申请提供了一种应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种应用于冷链的温湿度检测装置，所述温湿度检测装置用于检测冷链运输箱的温湿度信息，所述温湿度检测装置包括：

壳体；

第一传感器，设置在所述壳体内，用于采集所述冷链运输箱外的第一温湿度信息；

第二传感器，设置在所述壳体外，用于采集所述冷链运输箱内的第二温湿度信息；

微控制器，设置在所述壳体内，并行连接所述第一传感器和所述第二传感器，所述微控制器分别接收所述第一传感器的第一温湿度信息和所述第二传感器的第二温湿度信息。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种应用于冷链的温湿度检测系统，所述温湿度检测系统包括无线网关、多个温湿度检测装置和远程服务器，所述温湿度检测装置为上述的温湿度检测装置；

与现有技术相比，本申请的温湿度检测装置至少包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和微控制器设置在壳体内，第二传感器设置在壳体外，且设置在冷链运输箱内，因此温湿度检测装置能够同时通过第一传感器和第二传感器分别检测不同环境的温湿度，以获取多方面的温湿度信息；此外，微控制器并行控制第一传感器和第二传感器的工作状态，以分别获取第一温湿度信息和第二温湿度信息。

附图说明

图1是本申请应用于冷链冷藏箱的温湿度检测系统的原理图；

图2是本申请温湿度检测装置一实施例的结构示意图；

图3是图1中温湿度检测系统的时序图；

图4是图2中第二传感器的第一实施例的结构示意图；

图5是图2中第二传感器的第二实施例的结构示意图；

图6是图2中第二传感器的第三实施例的结构示意图；

图7是图2中第二传感器的第四实施例的结构示意图；

图8是本申请第二实施例的温湿度检测装置的结构示意图；

图9是图2中第二传感器的第五实施例的结构示意图；

图10是图9温湿度传感器中探头的结构示意图；

图11是图9温湿度传感器中窗口的结构示意图；

图12是本申请传感器的第六实施例的结构示意图；

图13是本申请探头的第一实施例的结构示意图；

图14是本申请探头的第二实施例的结构示意图；

图15是本申请第三实施例的温湿度检测装置的结构示意图。

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作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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参见图1，图1揭示了本申请中应用于冷链的温湿度检测系统100 的原理图，温湿度检测系统100至少包括无线网关11、温湿度检测装置 12和远程服务器13。其中，温湿度检测装置12可以用于检查待测对象的温度信息和\/或湿度信息。

温湿度检测系统100中包括至少一个温湿度检测装置12，温湿度检测装置12安装在冷链环境中，以获取在冷链环境中待测对象的温度信息和\/或湿度信息。

在冷链过程中，贮藏产品的载体一般为冷藏设备。冷藏设备可以为冰箱、冰柜或冷藏室等，冷藏设备主要用于存放药品、疫苗或其它需要冷链运输的物品。具体地，温湿度检测装置12安装在冷藏设备内或附近，温湿度检测装置12用于采集冷藏设备中的温度信息和湿度信息。

本实施例所揭示的温湿度检测系统100包括无线网关11和多个温湿度检测装置12，其中，多个温湿度检测装置12与无线网关11在预设距离内建立有无线信道连接。因此，本实施所揭示的无线网关11和多个温湿度检测装置12可以实现一对多通讯。温湿度检测装置12采集冷藏设备的温度信息和湿度信息后，温湿度检测装置12将温度信息和湿度信息发送至已连接的无线网关11，无线网关11再将温度信息和湿度信息上传至远程服务器13。

远程服务器13对冷链过程的温度信息和湿度信息进行存储和处理，具体地，远程服务器13分析温度信息和湿度信息，通过预设温湿度阈值检测是否符合冷链过程的温湿度要求，以保证冷链中特定低温环境的要求。进一步地，远程服务器13还可连接本地计算机(图中未示出)，远程服务器13将温度信息和湿度信息的记录情况和分析结果通过本地计算机显示，具体地，本地计算机上运行有相应的应用软件，可对接收到和温度信息和湿度信息以表格、实时曲线等形式显示出来，并支持 C\/S、B\/S远程访问。

具体地，当上述冷藏设备为冷链运输箱时，本实施例的温湿度检测装置12可以同时检测冷链运输箱体内部和箱体外部的温度和湿度。如图2所示，图2是本申请温湿度检测装置一实施例的结构示意图，温湿度检测装置至少包括壳体21、第一传感器22、第二传感器23、第一连接线241、第二连接线242和微控制器(mcu)211，该温湿度检测装置为上述的温湿度检测装置12。

其中，微控制器211和第一传感器22设置在壳体21内，第一传感器22通过第一连接线241与微控制器211连接；第二传感器23设置在壳体21外，第二传感器23通过第二连接线242与微控制器211连接。第一传感器22可设置有第一集成电路221，第二传感器23可设置有第二集成电路231。在其他实施例中，温湿度检测装置可以设置有多个第一传感器22和多个第二传感器23，即根据产品需求，温湿度检测装置可以设置多个传感器，用于采集环境温湿度信息。

壳体21可以设置在冷链运输箱体201外，例如壳体21可贴附在冷链运输箱体201的外壁上。在其它实施例中，冷链运输箱对于温湿度检测装置可以通过凹槽、凸出件或者固定卡扣等方式固定在冷链运输箱体 201。第一传感器22设置在冷链运输箱体201外，用于检测冷链运输箱体201外的第一温湿度信息。第二传感器23设置可以在冷链运输箱体201内部，用于检测冷链运输箱体201内的第二温湿度信息。具体地，第二传感器23可贴附在冷链运输箱体201内壁，或者，第二传感器23 还可放置在冷链运输箱体201内部任一位置或者置于冷链运输箱体201 内的运输物品中间。在其他实施例中，壳体21可以设置在冷链运输箱体201内，第二传感器23可以设置在冷链运输箱体201外。

冷链运输箱体201可设置有一通孔，通孔的直径略大于第二传感器 23的直径。第二连接线242的一端穿过冷链运输箱体201的通孔，第二传感器23放置在冷链运输箱体201内。在通孔内还可以设置有封装结构，封装结构用于封装第二连接线242与通孔之间的缝隙，以将第二连接线242固定在冷链运输箱体201上，以保证冷链运输箱体201内部的环境稳定。

在其他实施例中，冷链运输箱体201设置的通孔的直径略大于第二连接线242的直径。温湿度检测装置的安装在冷链运输箱体201过程如下：将第二传感器23与第二连接线242分离，并将第二传感器23放置在冷链运输箱体201内；将第二连接线242的一端穿过通孔，并将穿过通孔的一端与第二传感器23连接。

以下详细描述温湿度检测装置的工作原理：

当微控制器211需要获取冷链运输箱体201外部的温湿度信息时，微控制器211需要先唤醒第一传感器22。具体如下：

第一传感器22的第一集成电路221可预先存储有唯一的识别码，微控制器211和第一集成电路221在进行正向通信时工作在唤醒周期或工作周期。第一集成电路221在唤醒周期内设置有第一时间窗口，工作周期内设置有第二时间窗口。其中，第一时间窗口在唤醒周期内的位置由识别码决定，第二时间窗口在工作周期内的位置由识别码决定，使得微控制器211在唤醒周期内的不同位置对应多个第一时间窗口，微控制器211在工作周期内的不同位置对应多个第二时间窗口。

在唤醒周期内：

微控制器211发送包含唯一编码的唤醒包；第一集成电路221处于休眠状态，并在第一时间窗口对微控制器211进行监听，如果发现唤醒包则开始接收唤醒包，并在结束当前唤醒周期后进入工作周期。

在工作周期内：

第一集成电路221在第二时间窗口发送第一传感器22的识别码至微控制器211；微控制器211，在不同的第二时间窗口接收不同的识别码，并根据识别码查找到对应的传感器。

如图3所示的时序图，在微控制器211需要与第一集成电路221和 \/或第二集成电路231进行正向通信时，微控制器211发送多个唤醒包。其中，每个唤醒包中包括唤醒包的唯一编码，微控制器211此时所需平均电流如图3中a中T0-T1时间段所示，每发送一个唤醒包对应一个脉冲电流。微控制器211在第一传感器22和\/或第二传感器23的工作周期中处于监听状态，此时所需平均电流如图3中a中的T1-T2时间段所示。

如图3中b和图3中c所示，第一传感器22或第二传感器23 根据识别码确定唤醒周期内的第一时间窗口，例如：第一集成电路221 根据识别码的某几位，例如后三位为100确定第一时间窗口为第100ms；第二集成电路231根据识别码的某几位，例如后三位为250确定第一时间窗口为第250ms；第一集成电路221在第100ms进行监听，第二集成电路在第250ms进行监听。

若第一传感器22或第二传感器23在第一时间窗口监听不到唤醒包时，在结束当前唤醒周期后继续进入下一唤醒周期。例如：第一集成电路221根据识别码的某几位，例如后三位为200确定第一时间窗口为第 200ms，而微控制器211在第200ms没有发送唤醒包；第一集成电路221 在第一时间窗口t1监听不到载波，则在结束当前唤醒周期T0-T1后进入下一个唤醒周期T1-T2，如图3中d所示。

若第一集成电路221在第一时间窗口t1监听到唤醒包，则开始接收唤醒包，并根据接收到的唤醒包的序号，计算出进入工作周期T1-T2而需等待的时间，例如，第一集成电路221和第二集成电路231的唤醒周期均设置为1000ms，第一集成电路221在第一时间窗口第100ms监听到序号为100的唤醒包，根据唤醒包的序号100计算得到还需等900ms 才能进入工作周期；第二集成电路231在第一时间窗口第250ms监听到序号为250的唤醒包，根据唤醒包的序号250计算得到还需等750ms才能进入工作周期。第一集成电路221和第二集成电路231可预先根据自身的识别码确定在工作周期中向微控制器211发送温湿度信息的第二时间窗口，具体可以取识别码的后三位作为在第二时间段发送的时间点，例如，第一集成电路221的识别码为10100065，第二集成电路231的识别码为10100075，则第一集成电路221在工作周期中的第65ms作为第二时间窗口，向微控制器211发送自身的识别码，第二集成电路231在工作周期中的第75ms作为第二时间窗口，向微控制器211发送自身的识别码。其中，第一集成电路221和第二集成电路231可在工作周期中除第二时间窗口外均处于休眠状态。

本申请的识别码可为8位，例如第一集成电路221可以选取出厂编号的几个预定位置上的数据得到识别码，并存储在第一集成电路221的非易失存储器中，第二集成电路231也可以通过上述方式获得并存储识别码。

在本实施例中，第一集成电路221和第二集成电路231仅在唤醒周期的第一时间窗口进行监听，在唤醒周期的其它时间就能处于休眠状态，由于休眠状态下所需的电流小于5μA，故能够降低第一集成电路221 和第二集成电路231的功耗；而且，第一集成电路221和第二集成电路 231在第一时间窗口能够监听微控制器211，且在第二时间窗口发送温湿度信息，实现了与微控制器211的双向通信。另外，第一集成电路221 和第二集成电路231分别利用自身识别码确定第二时间窗口，以降低不同集成电路同时向微控制器211发送温湿度信息的可能性，进而降低甚至避免多个集成电路间的数据冲突，提高了多个集成电路间与微控制器 211通信的可靠性。

因此，本申请的温湿度检测装置能够同时通过第一传感器22和第二传感器23分别检测不同环境的温湿度，以提高用户的体验效果。

在另一实施方式中，为进一步提高通信可靠性，第一集成电路221 和第二集成电路231的工作周期内还设置有第三时间窗口，第三时间窗口位于第二时间窗口之后，如图3中b-3中c所示的t3，以第一集成电路221与微控制器211的通信过程为例，其中：

微控制器211在接收到第一集成电路221的识别码之后，则立即发送已确认收到该识别码的确认包，确认包中包括发送该识别码的第一集成电路221的识别码。第一集成电路221在发送识别码至微控制器211 之后，在第三时间窗口t3对微控制器211进行监听，以接收微控制器 211在接收到识别码后发送的确认包。第一集成电路221在接收确认包之后，对确认包内的识别码进行判断：

在判断到确认包内的识别码与自身存储的识别码一致时，第一集成电路221在所述工作周期的剩余时间内保持休眠状态，并在下一唤醒周期的第一时间窗口对微控制器211进行监听；

在判断到确认包内的识别码与自身存储的识别码不一致或者在第三时间窗口没有接收到确认包时，第一集成电路221根据对应的识别码重新确定另一第二时间窗口，并在下一工作周期中的第二时间窗口重复发送识别码至微控制器211。其中，下一工作周期可邻接在当前工作周期之后。

第一集成电路221可以采用识别码的后三位确定原来的第二时间窗口，并采用识别码的后三位加上识别码的倒数第四位的和确定另一第二时间窗口，能够避免再次同时发送数据。例如，第一集成电路221和第二集成电路231的识别码分别为10100065和10101065，两个集成电路采用识别码的后三位而确定的第二时间窗口均为第65ms，故两个集成电路均在第二时间段的第65ms发送温湿度信息，导致数据冲突，微控制器211接收到的第一集成电路221和第二集成电路231的识别码出错。微控制器211在接收识别码之后，发送包括接收到的错误识别码的确认包，第一集成电路221和第二集成电路231在第三时间窗口监听到确认包，并判断确认包内的识别码与自身识别码不一致，故确定发送数据不成功，并启动重发机制：

第一集成电路221根据识别码的后三位加上识别码的倒数第四位的和确定对应的另一第二时间窗口为65+0＝65ms，第二集成电路231根据同样策略确定对应的另一第二时间窗口为65+1＝66ms。第一集成电路 221在下一工作周期的第65ms重发识别码，第二集成电路231在下一周期的第66ms重发识别码。第一集成电路221和第二集成电路231在另一第二时间窗口相邻的第三时间窗口继续监听微控制器211的确认包。其中，第一集成电路221和第二集成电路231若根据接收到的确认包继续启动重发机制，则在每次的重发机制中所确定的第二时间窗口的策略均与之前的策略不同，以降低不同传感器的发送数据时间相同的可能性。

请参阅图4，图4是图2中第二传感器的第一实施例的结构示意图。第二传感器23至少包括热敏传感器232，微控制器211用于获取热敏传感器的阻值，并根据阻值得到温度信息，因此本实施例所揭示的第二传感器23用于检测温度信息。

第二连接线242至少包括第一子连接线243和第二子连接线244，第二连接线242的一端连接温湿度检测装置中的热敏传感器232，另一端连接温湿度检测装置的微控制器211。具体地，热敏传感器232可以为热敏电阻，第一子连接线243用于连接热敏电阻的正极和微控制器 211，第二子连接线244用于连接热敏电阻的负极和微控制器211。

热敏电阻可以根据不同的材料分为：半导体热敏电阻、金属热敏电阻和合金热敏电阻等。热敏电阻可以根据不同的原理分为：正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。正温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高而增加，并且，达到某一温度时，阻值突然变得很大；负温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高而降低。

热敏电阻的阻值与温度的关系呈非线性关系，在热敏传感器232中存储有热敏电阻对应的阻值表。微控制器211通过第二子连接线244将包含唯一编码的唤醒包发送给热敏传感器232，热敏传感器232接收唤醒包，并根据唤醒包和存储的识别码设置工作时间。热敏传感器232通过热敏电阻在工作时间内采集环境的温度信息，热敏传感器232将电阻值数据和阻值表通过第一子连接线243发送给微控制器211，微控制器 211根据电阻值数据和阻值表即可计算出对应的温度数据。

本实施例的热敏传感器232只需不断将热敏电阻的电阻值传输给微控制器211，而不需要对电阻值进行处理；因此，热敏传感器232中可以省略大量的处理单元，从而缩小热敏传感器232的体积。对于温度数据的处理，由微控制器211负责根据电阻值数据和阻值表获取对应的温度数据，从而提高微控制器211的处理效率。

其中，本实施例的热敏传感器232的可以检测的温度范围为 10-40℃，例如热敏传感器232在检测到的温度为25℃时准确性高，因此热敏传感器232适用于室温检测。

其中，第二连接线242外还包裹着外护套和内护套(图中未示出)。第一子连接线243和第二子连接线244可使用铜、铝等材质的金属丝作为传输导体。在第一子连接线243和第二子连接线244外围，分别设置有一层内护套，内护套又称为绝缘护套；绝缘护套的主要作用在于绝缘，保证第二连接线242的通电安全，让第一子连接线243和第二子连接线 244不会产生任何漏电现象；且绝缘护套的材料柔软，能够保证很好地嵌在第二连接线242内。内护套一般是聚氯乙烯塑料或者聚乙烯塑料，也可以是低烟无卤料。外护套又称为保护护套，设置在第二连接线242 的最外层。外护套起着保护第二连接线242的作用，外护套具有如耐高温、耐低温、抗自然光线干扰、绕度性能好、使用寿命高、材料环保等特性。

其中，第二连接线242的直径可以为1mm～3mm。例如第二连接线 242的直径可为1.5mm、1mm、2mm或者3mm。本实施例的第二连接线242的直径为2mm，因此，第二连接线242的直径小，提高温湿度检测装置的便利性。

由于第二传感器23需要探测冷链运输箱体内的环境温度时，需要将第二连接线242和第二传感器23放置在冷链运输箱体内，此时，冷链运输箱体需要在侧面开设一通孔，以容纳第二连接线242。例如第二连接线242的直径为1.5mm时，冷链运输箱体侧面开设的通孔的直径应略大于1.5mm，如1.6mm～1.8mm。

相对于现有技术的连接线，本实施例可以将第二连接线242的直径缩小为1.5mm，减少第二连接线242本身的制造成本的同时，也可以减少对冷链运输箱体的影响和损坏。

请参见图5，图5是图2中第二传感器的第二实施例的结构示意图。该第二传感器23至少包括铂电阻温度传感器233，微控制器211用于获取铂电阻温度传感器233的阻值，并根据阻值得到温度信息，因此本实施例所揭示的第二传感器23用于检测温度信息。

第二连接线242至少包括第一子连接线243和第二子连接线244，第二连接线242的一端连接温湿度检测装置中的铂电阻温度传感器233，另一端连接温湿度检测装置的微控制器211。具体地，铂电阻温度传感器233可以为铂电阻，第一子连接线243用于连接铂电阻的正极和微控制器211，第二子连接线244用于连接铂电阻的负极和微控制器211。

铂电阻处于不同的环境温度中具有不同的电阻值，微控制器211通过检测铂电阻的电流或电压得到铂电阻的阻值，然后根据铂电阻的阻值计算出温度数值。

铂电阻的阻值与温度的关系呈线性关系，铂电阻的电阻值随着温度的升高而增加。微控制器211通过第二子连接线244将包含唯一编码的唤醒包发送给铂电阻温度传感器233，铂电阻温度传感器233接收唤醒包，并根据唤醒包和存储的识别码设置工作时间。铂电阻温度传感器233 在工作时间内采集环境的温度信息，铂电阻温度传感器233将电阻值数据和阻值表通过第一子连接线243发送给微控制器211，微控制器211 根据电阻值数据和阻值表即可计算出对应的温度数据。

其中，由于铂电阻在-200～600℃均能保证良好的稳定性，如果没有强大的冲击或者大电流的情况下，铂电阻温度传感器233均能保持良好的工作效率。相对于上述实施例的热敏传感器232，本实施例的铂电阻温度传感器233能够检测的温度范围为-200～600℃，检测范围广，提高检测精度，提高用户的使用效果。

请参见图6，图6是图2中第二传感器的第三实施例的结构示意图。该第二传感器23至少包括铂电阻温度传感器233，微控制器211用于获取铂电阻温度传感器233的阻值，并根据阻值得到温度信息，因此本实施例所揭示的第二传感器23用于检测温度信息。

第二连接线242至少包括第一子连接线243、第二子连接线244和第三子连接线245，第二连接线242的一端连接温湿度检测装置中的铂电阻温度传感器233，另一端连接温湿度检测装置的微控制器211。具体地，铂电阻温度传感器233可以为铂电阻，第一子连接线243用于连接铂电阻的正极和微控制器211，第二子连接线244用于连接铂电阻的负极和微控制器211，第三子连接线245用于作为补偿线，第三子连接线245用于连接铂电阻和微控制器211，例如第三子连接线245与第一子连接线243并联连接在铂电阻的正极和微控制器211之间，以降低第二连接线242的电阻值，以补偿线损，提高数据传输的效率。

第二连接线242的直径为3-4mm。例如，第二连接线242的直径可以为3mm、3.5mm或者4mm。由于第二传感器23需要探测冷链运输箱体内的环境温度时，需要将第二连接线242和第二传感器23放置在冷链运输箱体内，此时，冷链运输箱体需要在侧面开设一通孔，以容纳第二连接线242。例如第二连接线242的直径为3mm时，冷链运输箱体侧面开设的通孔的直径应略大于3mm，如3.1mm～3.2mm。

请参见图7，图7是图2中第二传感器的第四实施例的结构示意图。第二连接线242至少包括第一子连接线243、第二子连接线244、第三子连接线245和第四子连接线246，其中第二连接线242的一端连接温湿度检测装置的第二传感器23，另一端连接温湿度检测装置的微控制器 211。

具体地，第一子连接线243用于连接第二传感器23的正极和微控制器211，第二子连接线244用于连接第二传感器23的负极和微控制器 211，第三子连接线245用于连接第二传感器23的电源端和温湿度检测装置的电源25，电源25用于为第二传感器23供电，电源25设置在壳体21内，也可以为微控制器211供电；第四子连接线246用于连接第二传感器23的接地端和接地，以释放第二传感器23的静电。

本实施例的第二连接线242可以为I2C总线，在其他实施例中，第二连接线242还可以为其他数据线。

本实施例的第二连接线242的直径可以为4-5mm，例如第二连接线 242的直径可为4mm、4.5mm或者5mm。本实施例的第二连接线242 的直径为5mm。

本实施例的第二连接线242采用四芯连接线，电源25通过第三子连接线245为第二传感器23供电，以使第二传感器23正常工作，避免在第二传感器23额外设置电源，以降低成本。

本申请还提供第二实施例的温湿度检测装置，如图8所示，温湿度检测装置进一步包括电源25，电源25与微控制器211的电源端连接，用于为微控制器211供电，电源25可以设置在壳体21内。

其中，微控制器211至少设置有至少一个GPIO(General Purpose Input Output，通用输入\/输出)接口，第二传感器23通过第二连接线242 与GPIO接口连接，即第二传感器23的电源端与GPIO接口连接。

微控制器211可以控制GPIO接口输出的电平；在微控制器211控制GPIO接口输出的电平为高电平时，微控制器211通过GPIO接口向第二传感器23供电，以使第二传感器23正常工作，检测得到环境的温湿度信息。在微控制器211控制GPIO接口输出的电平为低电平时，第二传感器23停止工作。

本实施例的第一传感器22的电源端可以与电源25直接连接或者通过第一连接线241与GPIO接口连接，以实现供电。

本实施例所揭示的温湿度检测装置通过微控制器211控制GPIO接口输出的电平，以实现对第二传感器23供电，避免额外设置电源为第二传感器23供电，节省成本和空间。

请参阅图9，图9是图2中第二传感器的第五实施例的结构示意图。其中，第二传感器23包括探头51，探头51包括框体511、封闭端512 和开口端513。其中，框体511为一空心圆柱体结构，在探头51的框体 511上设置有至少一个窗口5111。框体511内设置有第二传感器23的集成电路52，集成电路52用于采集环境的温湿度信息。

在框体511的一端设置有封闭端512，在框体511的另一端设置有开口端513，第二连接线242通过开口端513与集成电路52连接。其中，第二连接线242一端连接微控制器211，另一端通过探头51的开口端 513延伸至框体511内的集成电路52，并与集成电路52电连接，以使集成电路52可以通过第二连接线242向微控制器211传输温湿度信息。

探头51的封闭端512可为一子弹头结构，即封闭端512的横截面积等于或小于框体511的横截面积。封闭端512一方面用于防止外界灰尘等杂物进入框体511内，另一方面用于保护和固定框体511内的集成电路52。

封闭端512的形状不局限于子弹头结构，具体请参阅图10，图10 是图9第二传感器的探头的结构示意图。

如图10中a中，探头51的封闭端512可为锥形形状的封闭端512，锥形封闭端512远离框体511的一端为锥形封闭端512的顶点，锥形封闭端512的底面与框体511的一表面重合。由于锥形封闭端512的顶点的横截面积足够小，使得第二传感器23通过锥形封闭端512卡进冷链物品的间隙中，易于设置，能够更好地采集冷链物品的温湿度信息。

如图10中b中，探头51的封闭端512可为一凸台状的封闭框，凸台状的的封闭端512的横截面积小于框体511的横截面积。相应地，冷链运输箱内可以设置有与凸台状的的封闭端512相适配的凹槽。在冷链运输箱内安装第二传感器23时，探头51的凸台状的的封闭端512卡在冷链运输箱的凹槽中，以达到固定第二传感器23的效果，易于实现，提高用户的使用体验。

进一步地，如图10中c中，探头51的封闭端512可为一T字形的封闭框。其中，T字形的封闭端512包括第一方框5121和第二方框 5122，第一方框5121的横截面积小于框体511的横截面积，第二方框 5122的横截面积大于第一方框5121的横截面积，以在第一方框5121的外围形成以环形凹槽。由于冷链运输箱内的冷链物品表面和接触面凹凸不平，在安装第二传感器23的时候，可将第一方框5121外的凹槽嵌入冷链物品表面或接触面的凸出区域，以在无需改装冷链运输箱的情况，更好地固定第二传感器23。

对应上述图10中探头的结构示意图，探头51中的框体511上设置有窗口5111，在框体511内设置有第二传感器23的集成电路52。其中，集成电路52对应窗口5111设置在框体511。集成电路52与窗口511对应设置，有利于集成电路52更好地检测到环境的温度信息和湿度信息，提高第二传感器23的检测精度和检测质量。

在图9中，窗口5111的形状设置为正方形，窗口5111的大小尺寸和形状适配于集成电路52的大小尺寸和形状，以提高集成电路52的检测效果。窗口5111的形状不局限于正方形的形状，具体请参阅图11，图11是图9中窗口的结构示意图。

如图11中a中，窗口5111的形状设置为长方形；如图11中b 中，窗口5111的形状设置为圆形，以适应不同形状的集成电路52。进一步地，框体511上设置窗口5111的数量不局限于一个，如图11中c中，框体上设置有两个窗口5111，两个窗口5111相对设置在框体511上，集成电路52可朝向或背向封闭端512设置在两个窗口5111之间，探头51设置两个窗口5111，可以使得集成电路52检测的空气不断流通，以使集成电路52可以提高获取温湿度信息的准确性。相应于，两个窗口5111的大小和形状可不同，进一步地，两个窗口5111的形状可分别参照图11中a和图11中b中的形状。

其中，第二传感器23的探头51框体511直径可为5.0mm～5.8mm，封闭端512的直径小于框体511的直径，框体511和封闭端512的壁厚可为0.3mm～0.7mm；集成电路52的直径可为2.2mm～2.8mm。因此，该第二传感器23的体积非常小，便于安装。

请参见图12，本实施例的传感器包括中空的框体61，在框体61内设置有PCB板62，PCB板62上搭载有集成电路63；在框体61上设有与集成电路63对应的窗口611，窗口611上设置有定型框612。本实施例所揭示的传感器为上述实施例所揭示的第二传感器23，在此不再赘述。

其中，定型框612与窗口611嵌套且相互间呈过盈配合。在窗口611 的表面包覆有防水透气膜64，防水透气膜64的缘边夹设与窗口611和定型框612之间。防水透气膜64通过窗口611和定型框612固定，且窗口611和定型框612同为“回”字形的过盈嵌套配合从而封闭窗口。防水透气膜64的材料包括高分子聚合物类防水涂料、聚氨酯类防水涂料和丙烯酸防水涂料等。

在PCB板62和设置在PCB板62上的集成电路63需要一定防水性能；在其它实施例中，传感器中没有设置有定型框612，而将防水透气膜64直接涂抹在PCB板62和\/或集成电路63上，以节省传感器的造价和材料。

在对传感器内部的PCB板62和集成电路63进行防水保护后，本实施例的传感器可放置于液体环境中，而不会损坏PCB板62和集成电路 63的电路结构，从而提高传感器的防水性能。

进一步地，由于框体61的一端连接有连接线65，连接线65穿过框体61的一端与PCB板62或PCB板62上搭载的集成电路63连接，用于传输集成电路63采集到的温湿度信息。在连接线65和框体61的连接处，往往容易造成水汽进入的情况，因此，本实施例进一步在连接线65与框体61的连接处使用上述防水透气膜64涂抹覆盖，以保证传感器的防水效果，提高传感器的寿命。

请参阅图13，探头700包括框体71、封闭端72和开口端73。其中，框体71为一中空结构，框体71内设置有PCB板711和集成电路712。其中，集成电路712搭载在PCB板711上，能够大大地减少布线和装配问题，提高制造探头700的自动化水平和生产劳动力。

在本实施例中，PCB板711和集成电路712设置在探头700内，而微控制器设置在探头700外，因此PCB板711和集成电路712的尺寸决定了探头700的实际尺寸，进而减小PCB板711和集成电路712的尺寸有利于缩小探头700的占用空间和制造成本。

探头700内还设置有连接线714，连接线714的一端设置在框体71 内，另一端设置在框体71外，且与微控制器连接，该连接线714为上述实施例所揭示的第二连接线242。

具体地，本实施例的PCB板711只搭载了集成电路712和与连接线 714数量对应的接口。因此，PCB板711的大小尺寸与集成电路712的大小尺寸一致，或比集成电路712的大小尺寸稍大。

基于上述PCB板711和集成电路712的设计，PCB板711的直径尺寸为2mm～4mm，例如PCB板711的直径尺寸可以为2mm、3mm或者 4mm；为了将PCB板711和集成电路712设置在探头700内，因此探头 700内壁的直径尺寸只需要比PCB板711的直径尺寸稍大，具体地，探头700内壁的直径尺寸可为3mm～5mm。

请参见图14，在上述实施例的探头700的基础上，本实施例的集成电路712通过打胶或卡扣的方式固定在PCB板711上。在其他实施例中，集成电路712可以通过表贴、直插焊接、直插压接等方式将集成电路712 安装在PCB板711上。

在现有技术中，探头通常需要设置有凹槽或固定件等固定结构，用于将PCB板和集成电路安装至探头内。现有技术的探头仅能针对某种形状和尺寸的PCB板，且不利于更新集成电路；在探头的制造过程中，也需要在框体内形成对应的固定结构，会增加制造工艺和制造成本。

在本实施例中，封闭端72的横截面积小于框体71的横截面积。PCB 板711可为正方形PCB板，PCB板711的对角线长度小于框体71内壁的直径，且PCB板711的对角线长度大于封闭端72的直径。因此，探头700内无需安装固定结构，在安装PCB板711时，只需将PCB板711平放到框体71内，以使PCB板711滑落至封闭端72中；由于PCB板 711的对角线长度大于封闭端72的直径，PCB板711会固定在封闭端 72，从而PCB板711固定在封闭端72或封闭端72与框体71的连接处。

或者，PCB板711也可为圆形PCB板，PCB板711的直径小于框体71内壁的直径，且大于封闭端72的直径，圆形PCB板711固定在探头700内的原理与上述正方形PCB板固定在探头700内的原理相同，在此不再赘述。因此，本实施例的探头700无需额外设置固定结构，减少探头700的制造工艺和制造成本。

本申请还提供了另一种应用于冷链冷藏箱的温湿度检测装置，请参见图15，图15是本申请第三实施例的温湿度检测装置的结构示意图。

温湿度检测装置900至少包括壳体91、第一传感器92和第二传感器93。其中，温湿度检测装置900进一步包括连接线94和微控制器(mcu) 911，微控制器911和第一传感器92设置在壳体91内，第二传感器93 设置在壳体91外；第一传感器92内设置有第一集成电路921，第二传感器93内设置有第二集成电路931。第一集成电路921和第二集成电路 931通过连接线94与微控制器911连接，以通过连接线94传输温度信息和湿度信息。

进一步地，温湿度检测装置900可以设置有多个第一传感器92和多个第二传感器93，即根据产品需求，温湿度检测装置900可以设置多个传感器，用于采集环境温湿度信息。

冷链运输是指在运输全过程中，无论是装卸搬运、变更运输方式、更换包装设备等环节，都使所运输货物始终保持一定温度的运输。冷链运输方式可以是公路运输、水路运输、铁路运输、航空运输，也可以是多种运输方式组成的综合运输方式。冷链运输常用载体包括冷链专用箱、冷链运输冰袋和干冰冷藏箱等。在本实施例中，冷链运输的载体为冷链运输箱。

在冷链运输箱的运输过程中，当货物放置在冷链运输箱体901内后，温湿度检测装置900的第二传感器92被放置与冷链运输箱体901内，甚至放置在货物之间。放置完成后，冷链运输箱体901关闭，形成密闭空间，以保证冷链运输箱体901内的环境与冷链运输箱体901外的环境隔绝。

壳体91设置在冷链运输箱体901外，例如壳体91可贴附在冷链运输箱体901的外壁上。在其它实施例中，冷链运输箱对于温湿度检测装置900也可在冷链运输箱体901上对应设置固定结构，以固定壳体91，例如，固定结构可为用于固定壳体91的凹槽、凸出件或者固定卡扣等。第一传感器92设置在冷链运输箱体901外，用于检测冷链运输箱体901 外的第一温湿度信息；第二传感器93设置在冷链运输箱体901内部，用于检测冷链运输箱体901内的第二温湿度信息。具体地，第二传感器 93可贴附在冷链运输箱体901内壁，或者，第二传感器93还可放置在冷链运输箱体901内部任一位置或者置于冷链运输箱体901内的运输物品中间。

进一步地，连接线94包括第一连接线941和第二连接线942。其中，第一连接线941设置在壳体91内，用于连接第一集成电路921和微控制器911；第二连接线942的一端设置在壳体91内，另一端设置在壳体 91外，用于连接壳体91外的第二集成电路922和壳体91内的微控制器 911。

基于第二传感器93，冷链运输箱体901还设置有一通孔(图中未示出)，通孔的直径略大于第二传感器93的直径。第二传感器93和第二连接线942的一端穿过冷链运输箱体901的通孔，放置在冷链运输箱体 901内或贴附在冷链运输箱体901内壁。通孔内还设置有封装结构，封装结构用于封装第二连接线942与通孔之间的缝隙，以固定第二连接线 942和保证冷链运输箱体901内部的环境稳定。

或者，基于第二连接线942，冷链运输箱体901设置的通孔的直径略大于第二连接线942的直径。第二连接线942与第二传感器93之间可拆卸，或者第二连接线942与壳体91之间可拆卸。安装温湿度检测装置900的过程如下：将第二传感器93与第二连接线942分离，并将第二传感器93放置在冷链运输箱体901内；将第二连接线942的一端穿过通孔，并将穿过通孔的一端与第二传感器93连接。

在冷链运输过程中，运输食品时需要保持在一定范围的低温环境中，因此需要对冷链运输箱体901内部和外部进行温湿度监控。其中，第一传感器92和第二传感器93用于分别获取到第一温湿度信息和第二温湿度信息，并将第一温湿度信息和第二温湿度信息发送给微控制器 911。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一实用新型构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上对本申请实施例所提供的保护电路和控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

设计图

应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统论文和设计

应用于冷链的温湿度检测装置以及温湿度检测系统论文和设计-蔡旭东

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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