一种非接触分布式温控系统的制作方法

1.本公开涉及电子测量与控制技术领域，具体涉及一种非接触分布式温控系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着生活水平的不断提高，人们对饮食健康越来越重视。在学生/职工餐厅或饭店等餐饮场所，通常会出现做好的饭菜被放凉的现象，尤其是在天气寒冷的季节里，这种现状更加明显；然而，食客自己单独加热费时费力，而且人多时可能需要排队占用就餐时间，但直接食用可能引起不适，给人们的身体健康带来隐患。如何实现对大量做好的饭菜进行自动便捷的控温功能具有重要的实用价值。
4.经过调查和查阅资料发现，目前大多数的餐厅是在盛放饭菜的餐盘下方放置一个比较大的水槽，然后再向水槽中倒入大量的热水用来保持餐盘的温度，从而达到使热菜的温度缓慢降低，而且并没有测温饭菜温度和加热的功能，此方法只适合在非常短的时间内进行售卖的热菜类。
5.调查时发现，例如同学们在学生餐厅购买午饭的时间大约为需要一小时左右，在下课后集中购买午餐的时间也需要半小时以上，而水温会随着时间的变长会逐渐降低，也会导致刚出锅的饭菜放在同一个水槽上的餐盘里饭菜变凉的速度更快。同时每次需要加大量的热水，也是对水资源的一种浪费。
6.基于此，亟需一种对餐厅饭菜餐盘的温度进行实时监测并控制其温度保持恒定的装置，来解决目前所出现在餐厅热菜类无法保持温度的问题。


技术实现要素：

7.为克服以上存在的问题和现有技术的不足，本实用新型提供了一种非接触分布式温控系统，不仅可以完成对被测物品的实时温度测温，同时可以根据用户设定的最低温度值控制陶瓷加热片完成加热功能，从而达到了恒温功能的设计。
8.根据一些实施例，本实用新型提供了一种非接触分布式温控系统，采用如下技术方案：
9.一种非接触分布式温控系统，包括：
10.测温装置，包括底座，所述底座上平铺有测温电路板；在所述底座的一角固定连接有支撑杆，所述支撑杆一端连接有测温传感器；
11.控温装置，包括多个呈分布式设置的控温子装置，所述控温子装置包括底板和平铺在底板上的控温电路板；
12.所述测温装置与控温子装置无线通信连接。
13.作为进一步的技术限定，所述测温电路板上连接有测温主控芯片，所述测温电路板上平铺一层透明亚克力板，透明亚克力板上固定有第一陶瓷加热片。
14.作为进一步的技术限定，所述测温主控芯片连接有液晶显示电路单元，所述液晶显示电路单元通过测温主控芯片与温度阈值设置电路单元连接；
15.所述液晶显示电路单元通过测温主控芯片与温度测温电路单元通信，温度测温电路单元获取测温传感器的测温数据；所述液晶显示电路单元与显示屏电性连接；所述显示屏固定连接在支撑杆上。
16.作为进一步的技术限定，所述测温主控芯片连接温度阈值设置电路单元，所述温度阈值设置电路单元通过测温主控芯片连接温度阈值加减功能按键；所述温度阈值加减功能按键紧贴在测温电路板上方的透明亚克力板的下表面；
17.所述测温主控芯片连接加热功能开关电路单元，所述加热功能开关电路单元通过测温主控芯片连接加热开关功能按键；所述加热开关功能按键紧贴在测温电路板上方的透明亚克力板的下表面。
18.作为进一步的技术限定，所述测温主控芯片连接有测温无线通信模块；
19.所述测温主控芯片分别连接第一加热控制电路单元和第一继电器，所述第一加热控制电路单元电性连接第一陶瓷加热片。
20.作为进一步的技术限定，所述控温电路板上连接有控温主控芯片，所述控温电路板上平铺有一层透明亚克力板，透明亚克力板上固定有第二陶瓷加热片。
21.作为进一步的技术限定，所述测温无线通信模块与控温无线通信模块连接，所述控温无线通信模块设置在控温电路板上并与控温主控芯片连接。
22.作为进一步的技术限定，所述控温主控芯片通过i/o端口连接第二继电器。
23.作为进一步的技术限定，所述控温主控芯片连接第二加热控制电路单元，所述第二加热控制电路单元电性连接第二陶瓷加热片。
24.作为进一步的技术限定，所述测温电路板和控温电路板上还设置有电源电路单元。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
26.1.本实用新型将整个装置分为一处测温装置和多处控温装置，测温装置的红外测温传感器在获取餐盘的实时温度值后，与设定的加热温度阈值进行比较，然后判断是否启用陶瓷加热片的加热功能，并将判断后的数据通过测温无线通信模块传输至各个系统控温装置的控温无线通信模块，从而达到一处测温多处控温的目的。
27.2.本实用新型采用不仅可以完成对被测物品的实时温度测温，同时可以根据用户设定的最低温度值控制陶瓷加热片完成加热功能，从而达到了恒温功能的设计。
28.3.本实用新型为考虑需要有多个热菜餐盘需要加热，在设计时采用了一处测温多处加热的功能设计，有效解决了目前大多数餐厅在进行饭菜售卖时菜温不能控制的问题，而且整套系统成本比较低廉，安装简单非常适合应用在餐厅中，在装置的功能按键设置方面采用了触摸型按键，方便了用户的操作更是增加了装置的美观度，提升了装置的科技感。
附图说明
29.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
30.图1为实施例中非接触分布式温控系统的测温装置结构图；
31.图2为实施例中非接触分布式温控系统的控温装置结构图；
32.图3为实施例中非接触分布式温控系统的测温主控芯片和控温主控芯片电路原理图；
33.图4为实施例中非接触分布式温控系统的测温无线通信模块和控温无线通信模块电路原理图；
34.图5为实施例中非接触分布式温控系统的温度测温电路单元电路原理图；
35.图6为实施例中非接触分布式温控系统的液晶显示电路单元；
36.图7(a)为实施例中非接触分布式温控系统的温度阈值设置电路单元的温度增加电路原理图；
37.图7(b)为实施例中非接触分布式温控系统的温度阈值设置电路单元的温度减少电路原理图；
38.图8为实施例中非接触分布式温控系统的第一加热控制电路单元和第二加热控制电路单元的电路原理图；
39.图9为实施例中非接触分布式温控系统的测温装置和控温装置的电源电路；
40.图10为实施例中非接触分布式温控系统的控温装置和测温装置的电源接口电路；
41.图11为实施例中非接触分布式温控系统的控温装置和测温装置的最小系统时钟复位电路；
42.图12为实施例中非接触分布式温控系统的控温装置和测温装置的程序下载端口电路；
43.图13为实施例中非接触分布式温控系统的控温装置和测温装置的系统接口拓展电路；
44.图中，1
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红外测温传感器；2
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测温无线通信模块；3
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温度阈值加减功能按键；4
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第一陶瓷加热片；5
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测温电路板；6
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显示屏；7
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关节结构；8
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第一继电器；9
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控温无线通信模块；10
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第二陶瓷加热片；11
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第二继电器；12
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控温电路板；13
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加热开关功能按键。
具体实施方式
45.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
46.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
47.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
48.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
49.本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
50.实施例1
51.请参阅图1
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13所示，本实用新型实施例1提供的一种非接触分布式温控系统，分为测温装置和控温装置，其中，测温装置包括底座、红外测温传感器1、显示屏6，底座上平铺有测温电路板5；控温装置包括多个呈分布式设置的控温子装置，控温子装置包括底板和平铺在底板上的控温电路板12；测温装置与控温子装置无线通信连接。
52.具体地，底座的一角固定连接有支撑杆，支撑杆通过关节结构7转动连接有红外测温传感器1，支撑杆中间固定连接有显示屏6，显示屏6与测温电路板5电性连接，具体地，显示屏6与测温电路板5上的液晶显示电路单元连接；测温电路板5上平铺一层透明亚克力板，透明亚克力板上固定有第一陶瓷加热片4；控温电路板12上平铺有一层透明亚克力板，透明亚克力板上固定有第二陶瓷加热片10；在电路板的上方使用亚克力材料进行装饰可以使得电路板与陶瓷加热片有一定的间隔距离，对电路板起到保护的作用。
53.具体地，测温电路板5上设置有测温主控芯片，测温主控芯片连接有测温无线通信模块2；控温电路板12上设置有控温主控芯片，控温主控芯片连接有控温无线通信模块9；测温无线通信模块2和控温无线通信模块9均采用的是nrf24l01无线数据传输模块，因本装置的控温装置为多个，所以测温无线通信模块2和控温无线通信模块9在本装置完成的主要任务是“一发多收”的功能。根据nrf24l01模块官方给出的数据手册，若两个无线模块实现“一对一”的传输则需要设置发送端与接收端地址匹配，同时还需要设置相同的频道和通信频率。根据以上要求，通过编程设置各个系统控温装置的nrf24l01模块的地址均相同，通信的频道和频率也保持一样，这样就可以完成数据的“一发多收”的任务功能了。测温装置的测温电路板5获取红外测温传感器1的测温数据判断是否开启加热功能，随后将需要进行发送的数据首先进行编码处理，然后控制测温无线通信模块2进行数据的发送，控温装置在通过控温无线通信模块9接收到数据后首先进行译码，根据接收到的数据启动第二陶瓷加热片10实现加热。
54.具体地，测温主控芯片连接温度阈值设置电路单元，温度阈值设置电路单元通过测温主控芯片连接温度阈值加减功能按键3；温度阈值加减功能按键3紧贴在测温电路板5上方的透明亚克力板的下表面；测温主控芯片连接加热功能开关电路单元，加热功能开关电路单元通过测温主控芯片连接加热开关功能按键13；加热开关功能按键紧贴在测温电路板上方的透明亚克力板的下表面；上述两种功能按键主要采用的是httm电容式触摸开关按键，温度阈值加减功能按键3和加热开关功能按键13分别位于测温电路板的左侧和下侧，每次只需要触摸需要进行设置的功能开关即可完成功能调整，功能按键共三个，分别为设置温度阈值的增加和减少，以及打开加热功能的按键的功能设计。
55.其中，温度阈值加减功能按键3与温度阈值加减电路的通信方式为直接连接，即温度阈值加减功能按键3的输出端口与单片机的i/o口直接进行连接；具体过程：当温度阈值加减功能按键被按下时，温度阈值加减功能按键3的输出端口会输出为高电平，当单片机i/o口检测到为高电平时，则代表温度阈值加减功能按键按下，然后单片机根据对应i/o口高
低电平状态进行温度阈值变量大小的设置。
56.加热开关功能按键13的开关是决定测温装置的加热功能的开关，也包括控制测温装置的加热功能；加热开关功能按键13与加热功能开关电路通信采用直接连接，即加热开关功能按键13的输出端口直接与单片机i/o口进行连接。当加热开关功能按键按下13时才进行自动加热功能，否则系统始终不启动自动加热功能。
57.具体地，测温主控芯片连接有液晶显示电路单元，液晶显示电路单元通过测温主控芯片与温度阈值设置电路单元通信，发送到显示屏6显示设定的温度阈值；同时液晶显示电路单元通过测温主控芯片与温度测温电路单元通信，温度测温电路单元获取红外测温传感器的测温数据，将测温数据传输到测温主控芯片，测温主控芯片将测温数据发送给液晶显示电路单元，液晶显示电路单元将获得的测温数据发送到显示屏6显示实时测温数据；测温主控芯片还连接有程序下载端口电路、电源电路、电源接口电路、最小系统时钟复位电路。
58.显示屏6采用oled液晶显示屏，测温电路板中的测温主控芯片通过液晶显示电路单元与oled液晶显示屏通信；可以使用oled液晶显示屏查看此时被测物体的实时温度和设定的阈值，同时显示第一陶瓷加热片4以及显示控温装置的第二陶瓷加热片10的打开与关闭状态，其中第二陶瓷加热片10具体通过测温无线通信模块与控温无线通信模块2的通信实现，将控温装置的第二陶瓷加热片的状态通过控温主控芯片传输给控温无线通信模块，控温无线通信模块传输给测温无线通信模块。
59.具体地，红外测温传感器1采用mlx90614模块，因使用mlx90614模块的不同版本，可根据不同版本的红外测温模块设计支撑杆的高度，从而使得测量的温度值更加准确；电路设计方面将mlx90614模块的scl与sda引脚与测温电路板的测温主控芯片单片机的p2.6和p2.7引脚进行连接，该模块与单片机的通信方式为i2c通信，只需根据传感器官方给出的数据手册进行编写即可。
60.在本实施例中，测温主控芯片通过i/o端口连接第一继电器8，控温主控芯片通过i/o端口连接第二继电器，测温主控芯片通过i/o端口控制第一继电器8的吸合与断开，从而控制第一加热控制电路单元的打开与关闭，达到控制第一陶瓷加热片4的打开与关闭；控温主控芯片通过i/o端口控制第二继电器44的吸合与断开，从而控制第二加热控制电路单元的打开与关闭，达到控制第二陶瓷加热片10的打开与关闭；第一加热控制电路单元通过测温主控芯片与电源接口电路连接，第二加热控制电路单元通过控温主控芯片与电源接口电路连接；第一陶瓷加热片4、第二陶瓷加热片10的供电电源输出功率根据需要保持的温度值进行设置，本装置在进行实验时，第一陶瓷加热片4、第二陶瓷加热片10采用供电电源参数是12v 1a的电源，即第一陶瓷加热片4、第二陶瓷加热片10的加热温度可以控制在60℃左右。
61.具体地，控温主芯片还连接有待拓展接口电路、程序下载端口电路、电源电路、电源接口电路、最小系统时钟复位电路。
62.测温主控芯片和控温主控芯片均为微控制器最小系统设计，采用的stc89c52rc单片机为核心进行设计，主要包含电源电路、时钟电路和复位电路三部分，其中时钟电路部分的晶振频率为11.0592mhz，旁路电容使用22pf，具体系统原理图见附图3所示。
63.该装置不仅可以应用在学校的餐厅用于对热菜餐盘的控温方面的应用，还可以放
置于办公桌上当作一款智能杯垫，在办公室里能够实时的喝到想要温度的水。
64.实施例2
65.如图1所示，本实用新型实施例2公开一种非接触分布式温控系统，分为测温装置和控温装置，其中，测温装置包括红外测温传感器1、显示屏6；控温装置包括底座、控温板、陶瓷加热片、继电器。
66.具体地，底座上并排平铺有多个控温板，底座的一角固定连接有支撑杆，支撑杆通过关节结构7转动连接有红外测温传感器1，支撑杆中间固定连接有显示屏6，显示屏6与测温电路板连接，控温板的最底层平铺有控温电路板，控温电路板上平铺一层透明亚克力板，透明亚克力板上固定有陶瓷加热片；控温电路板的上方使用亚克力材料进行装饰可以使得控温电路板与陶瓷加热片有一定的间隔距离，对控温电路板起到保护的作用。
67.具体地，测温电路板上设置有测温主控芯片，测温主控芯片连接有测温无线通信模块；控温电路板上设置有控温主控芯片，控温主控芯片连接有控温无线通信模块；测温无线通信模块和控温无线通信模块均采用的是nrf24l01无线数据传输模块，因本装置的控温端为多个，所以测温无线通信模块和控温无线通信模块在本装置完成的主要任务是“一发多收”的功能。根据nrf24l01模块官方给出的数据手册，若两个无线模块实现“一对一”的传输则需要设置发送端与接收端地址匹配，同时还需要设置相同的频道和通信频率。根据以上要求，通过编程设置各个系统控温端的nrf24l01模块的地址均相同，通信的频道和频率也保持一样，这样就可以完成数据的“一发多收”的任务功能了。测温装置的测温电路板获取红外测温传感器的测温数据判断是否开启加热功能，随后将需要进行发送的数据首先进行编码处理，然后控制测温无线通信模块进行数据的发送，控温端在通过控温无线通信模块接收到数据后首先进行译码，根据接收到的数据启动陶瓷加热片实现加热。
68.显示屏6采用触摸液晶显示屏，触摸液晶显示屏壳体内设置有测温电路板的固定凹槽，测温电路板嵌合在固定凹槽内，测温电路板中的测温主控芯片通过液晶显示电路单元与触摸液晶显示屏通信；可以使用触摸液晶显示屏查看此时被测物体的实时温度和设定的阈值，同时显示控温端的陶瓷加热片的打开与关闭状态，具体通过测温无线通信模块与控温无线通信模块的通信实现，将控温端的陶瓷加热片的状态通过控温主控芯片传输给控温无线通信模块，控温无线通信模块传输给测温无线通信模块。
69.具体的测温主控芯片连接温度阈值设置电路单元，触摸液晶显示屏设置有温度阈值加减功能按键和加热开关功能按键，温度阈值设置电路单元通过测温主控芯片连接温度阈值加减功能按键；测温主控芯片连接加热功能开关电路单元，加热功能开关电路单元通过测温主控芯片连接加热开关功能按键，上述功能按键主要采用的是httm电容式触摸开关按键，功能按键区域设置触摸显示屏的下侧，每次只需要触摸功能按键进行设置即可完成功能调整，功能按键共三个，分别为设置温度阈值的增加和减少，以及打开加热功能的按键的功能设计。
70.关于本实施例中测温主控芯片与红外测温传感器连接、测温主控芯片与程序下载端口电路、电源电路、电源接口电路、最小系统时钟复位电路的连接关系，以及控温主控芯片程序下载端口电路、电源电路、电源接口电路、最小系统时钟复位电路、继电器的连接关系，都与实施例1一致，此处不再赘述，具体请参考实施例1。
71.根据上述两个实施例，本系统目前在实验阶段的主要测试方法和测试结果如下：
72.测试方法：将本系统放置于桌面上，在系统测温装置与系统控温装置的陶瓷加热片(4)上方分别放置一个量杯并进行编号，其中1号为系统测温装置的量杯，2号和3号是系统控温装置的量杯。向三个量杯中同时倒入相同温度的300ml热水，此时用玻璃温度计测量量杯内的水温度并与系统测量的水温进行对比并作记录。随后打开系统的自动加热功能，将恒温的温度值设置为50℃，测试时间为100分钟，在100分钟内随机选择时间对三个量杯内水的温度进行测量并记录，同时记录系统加热板的运行状态，系统测量结果如下表所示：
73.表1系统测温装置(1号量杯)水温测量记录表
[0074][0075]
表2系统控温装置(2号量杯)水温测量记录表
[0076][0077]
表3系统控温装置(3号量杯)水温测量记录表
[0078][0079]
观察以上三个表格的数据可以看出，系统测温装置在对被测物体的温度测量方面表现良好，系统测量数据与玻璃温度计的测量结果存在一定的误差，平均误差值0.9℃左右，在允许误差5℃范围内，对于本系统在对餐饮方面的使用影响不大，符合项目最初的设计要求。同时系统测温装置与控温的无线数据传输均正常，对于系统控温装置的温度测温符合设计要求。
[0080]
综上所述，本系统目前在实验阶段运行情况均在允许的误差范围内，符合项目最初立项时的设计要求。
[0081]
工作原理：
[0082]
本装置按下加热开关功能按键，整个系统开启自动加热功能，通过红外测温传感器1获取餐盘的实时温度值后，传输给温度检测电路单元，温度检测电路单元将测温数据传输给测温主控芯片，测温主控芯片与通过温度加减功能按键设定的加热温度阈值进行比较，然后判断是否启用第一陶瓷加热片4和第二陶瓷加热片10的加热功能，并将判断后的数据通过测温无线通信模块2传输至各个控温子装置的的控温无线通信模块9，控温无线通信模块9将数据传输给控温主控芯片，控温主控芯片将接收到的数据传输给继电器，控制第二陶瓷加热片10进行加热。
[0083]
最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。