温湿度记录仪的制作方法

1.本实用新型涉及温湿度检测技术领域，特别涉及一种温湿度记录仪。


背景技术：

2.温湿度记录仪通常包括主控芯片、数据采集电路和电源电路，而电源电路是采用稳压芯片设计的电路，而稳压芯片主要是用于保证输出稳定的电压，当然现有技术中也存在通过设计额外的辅助电路来调整电压电流的输出，但是这样就大大增加的温湿度传感器的电路复杂度，并便于超薄化的设计，同时对电流稳定性控制的效果也不是很好，尤其是针对于直流的供电方式，其调整效果不佳，故亟需改进。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种温湿度记录仪，旨在解决现有的温湿度记录仪供电方式单一的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的温湿度记录仪，包括设有四组i/o接口、一组晶振接口、多组电源接口和天线接口的集成芯片；与所述晶振接口连接的第一晶振电路，用于控制所述集成芯片的工作；分别与四组所述i/o接口连接的温湿度传感器电路和第二晶振电路，且所述温湿度传感器电路和所述第二晶振电路不与同一组i/o接口连接；与所述集成芯片的多组电源接口连接的电源电路，所述电源电路包括储能器件和供电电路，所述供电电路设有至少三组供电接口，所述储能器件与所述供电电路连接，并通过至少三组所述供电接口向所述集成芯片提供不同电压值的工作电压；与所述储能器件并联连接的充电电路，用于对所述储能器件充电。
5.在本实用新型一实施例中，所述充电电路包括设有5个引脚的充电芯片、辅助器件和usb接口，所述充电芯片的第二连接脚和第四连接脚分别与usb接口的负极和正极连接，所述辅助器件与所述充电芯片的第五连接脚连接后，再与所述usb接口的正极和负极连接。
6.在本实用新型一实施例中，所述充电电路还包括显示电路，所述显示电路的一端与所述充电芯片的第一连接脚连接，所述显示电路的另一端与所述usb接口的正极连接。
7.在本实用新型一实施例中，所述供电电路包括数字电路电源电路、模拟电路电源电路和存储器电路电源电路；所述数字电路电源电路、模拟电路电源电路和存储器电路电源电路的一端与地连接，所述数字电路电源的另一端与所述多组电源接口中的数字电路接口连接，所述模拟电路电源电路的另一端与所述多组电源接口中的模拟电路接口连接，所述存储器电路电源电路的另一端与所述多组电源接口中的存储电路接口连接。
8.在本实用新型一实施例中，所述电源电路还包括供电滞后控制电路，其与所述储能器件并联连接。
9.在本实用新型一实施例中，所述供电滞后控制电路由至少两个并联连接的电容组成。
10.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储能器件并联连接的
低温保护电路；若所述温湿度记录仪处于休眠状态时，所述储能器件向所述低温保护电路充电；若所述温湿度记录仪处于唤醒状态时，所述低温保护电路放电，并与所述储能器件同时向所述温湿度记录仪提供工作电流。
11.在本实用新型一实施例中，所述低温保护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储能器件并联连接。
12.在本实用新型一实施例中，所述温湿度记录仪还包括辅助电路，所述辅助电路包括：与所述i/o接口连接的激活电路，用于控制所述温湿度记录仪从休眠状态切换至唤醒状态；以及与所述i/o接口连接的指示电路。
13.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i/o接口连接的数据存储电路，用于存储所述温湿度传感器电路采集到的温湿度数据。
14.本实用新型技术方案中的温湿度记录仪包括设有i/o接口、晶振接口、电源接口和天线接口的集成芯片，以及与集成芯片的各接口连接的第一晶振电路、第二晶振电路、温湿度传感器电路和电源电路，以及与电源电路并联连接的充电电路，通过充电电路向电源电路中的储能器件进行充电，使得温湿度记录仪既可以通过本身的电源电路供电实现工作，也可以通过充电电路对电源电路中的储能器件充电，实现了温湿度记录仪的重复使用，解决了现有的温湿度记录仪供电方式单一的问题。
附图说明
15.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。
16.图1为本实用新型中温湿度记录仪第一实施例的结构示意图；
17.图2为本实用新型中充电电路的结构示意图；
18.图3为本实用新型中电源电路的结构示意图；
19.图4为本实用新型中低温保护电路的结构示意图；
20.图5为本实用新型中温湿度传感器电路的结构示意图；
21.图6为本实用新型中温湿度记录仪第二实施例的结构示意图
22.图7为本实用新型中数据存储电路的结构示意图；
23.图8为本实用新型中天线电路的结构示意图；
24.图9为本实用新型中集成芯片和天线电路的电路原理图；
25.图10为本实用新型中第一晶振电路的电路原理图；
26.图11为本实用新型中第二晶振电路的电路原理图。
27.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
28.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。
29.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。
30.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。
31.本实用新型提出一种温湿度记录仪，请参照图1，该温湿度记录仪包括：
32.设有i/o接口101、晶振接口102、电源接口103和天线接口104的集成芯片10；
33.与晶振接口102连接的第一晶振电路20，用于控制集成芯片10的工作；
34.分别与四组i/o接口101连接的温湿度传感器电路30和第二晶振电路40，且温湿度传感器电路30和第二晶振电路40不与同一组i/o接口101连接，即是温湿度传感器电路30和第二晶振电路40设置在不同组的i/o接口上；
35.与集成芯片10的多组电源接口103连接的电源电路50，电源电路50包括储能器件501和供电电路502，供电电路502设有至少三组供电接口5021，储能器件501与供电电路502连接，并通过至少三组供电接口5021向集成芯片10提供不同电压值的工作电压；
36.与储能器件501并联连接的充电电路60，用于对储能器件501充电。
37.在本实施例中，该温湿度传感器电路30与集成芯片10之间设有串口通信电路，温湿度传感器30在采集到温湿度数据或者是在触发温湿度数据读取时，温湿度传感器30通过串口通信电路反馈数据。在实际应用中，供电电路502分别与集成芯片10、第一晶振电路20、温湿度传感器电路30、第二晶振电路40连接，通过工作电压。
38.在本实施例中，该集成芯片10设有多组不同功能的接口，具体为i/o接口101四组(分别为第一i/o接口、第二i/o接口、第三i/o接口、第四i/o接口)、晶振接口102一组、电源接口103至少三组、天线接口104一组，以及其他功能控制接口，在实际应用中，该温湿度记录仪还包括天线电路，该天线电路与天线接口104连接，用于接收外部设备通过蓝牙或者nfc发出的触发信号，以及向外部设备发送温湿度传感器电路30采集到的温湿度数据；
39.在本实用新型一些实施例中，该温湿度记录仪还包括辅助电路，该辅助电路与其他功能控制接口电连接，用于为集成芯片10的工作提供所需的辅助信号，该辅助电路具体包括指示温湿度记录仪不同状态的指示电路，以及用于控制温湿度记录仪的工作状态的切换的激活电路。
40.在实际应用中，温湿度传感器电路30与四组i/o接口101中的第一组i/o接口连接，用于采集温湿度记录仪所在的环境的温湿度数据，并通过第一组i/o接口返回给集成芯片10；
41.第二晶振电路40与第二组i/o接口连接，用于为温湿度记录仪处于不同工作状态下提供脉冲信号。
42.如图2所示，该充电电路60包括设有5个引脚的充电芯片u9、辅助器件(即是图中的
c27和r15)和usb接口(图中未显示)，该usb接口具体为图中 5v和地组成的接口，在实际应用中，该充电芯片u9为型号为ltc4054es5
‑
4.2的半导体芯片，其包括5个连接引脚，该充电芯片u9的第二连接脚和第四连接脚分别与usb接口的负极和正极连接，该usb接口为常用规格的接口器件，其正极和负极一般为usb接口的最边缘的两个引脚，辅助器件与充电芯片的第五连接脚连接后，再与usb接口的正极和负极连接。
43.进一步的，该充电电路60还包括显示电路，显示电路的一端与充电芯片u9的第一连接脚连接，显示电路的另一端与usb接口的正极连接。
44.在本实施例中，供电电路502包括至少三组供电接口，至少三组供电接口分别与多组电源接口连接，其中，至少三组供电接口分别输出不同电压值的工作电压；
45.该至少三组供电接口，分别是对集成芯片10中的不同类型的集成电路供电的供电接口，例如：1v的供电接口，1.3v的供电接口和1.8v的供电接口，具体如图3中的vdd_1v、1v2和vdd_f，此外还包括包括总供电电源接口 batt。
46.具体的，供电电路502包括数字电路电源电路(即是vdd_1v对应的部分电路)、模拟电路电源电路(即是1v2对应的部分电路)、存储器电路电源电路(即是vdd_f对应的部分电路)，储能器件501(即是 batt所连接的对应的部分电路)；
47.数字电路电源电路、模拟电路电源电路、存储器电路电源电路的一端与地连接，数字电路电源电路、模拟电路电源电路、存储器电路电源电路的另一端依次与多组电源接口103中的数字电路接口、模拟电路接口、存储电路接口和外部电源接口连接，即是数字电路电源电路的另一端与多组电源接口中的数字电路接口连接，模拟电路电源电路的另一端与多组电源接口中的模拟电路接口连接，存储器电路电源电路的另一端与多组电源接口中的存储电路接口连接。
48.在实际应用中，该数字电路电源电路、模拟电路电源电路、存储器电路电源电路和储能器件501分别为图3中的标记为vdd_1v、1v2、vdd_f和 batt的输出端。
49.在本实施例中，上述的所有电源电路均是采用数量不等的电容器并联来实现，其中数字电路电源电路和存储器电源电路分别由一个1uf和一个10uf的电容实现稳定的电源输出，vdd_1v为芯片内部数字电路提供电源，由内置ldo产生，值：1v，vdd_f为芯片内部flash提供电源，由芯片内部产生，值：1.8v。
50.模拟电路电源电路和总电源电路分别有四个容量不同的电容和三个相同容量的电容并联实现，1v2为芯片内部模拟电路提供电源，由内置dcdc产生，值：1.3v， batt为整个芯片提供电源1.8～3.6v。
51.在本实施例中，电源电路50还包括供电滞后控制电路，其与总电源电路并联连接，该供电滞后控制电路由至少两个并联连接的电容组成。如图3中虚线框的两个电容组成的电路，分别有两个100uf的电容并联后与储能器件501并联连接。该供电滞后控制电路主要作用是弱化储能器件501供电的滞后效应，尤其是使用电池作为总电源时，使得温湿度记录仪能保持在
‑
30～70℃的工作温度范围内正常工作，达到使用寿命。
52.在本实施例中，如图6所示，该温湿度记录仪还包括低温保护电路70，温湿度记录仪在休眠和唤醒状态下对于低温保护电路70的工作控制会存在不同，该低温保护电路70与储能器件501并联连接，在低温环境下，储能器件501的内阻会变得很大，导致电源电路50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，但是小电流会对电源电
路50中的储能器件501进行充电，当记录仪唤醒后低温保护电路70会瞬间放电，提供满足记录仪工作要求的电流。
53.基于上述的情况，该低温保护电路70在集成芯片10输出启动信号时，储能器件501与电源电路50同时工作向集成芯片10提供瞬间大电流。
54.在实际应用中，如图4所示，低温保护电路70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，至少两个电容与储能器件501并联连接。
55.在本实用新型的一实施例中，该低温保护电路70还可以设置为加热功能的电路，通过加热可以实时保持电源电路50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50进行加热，在实际应用中，低温保护电路70包括加热电路和与加热电路串联连接的控制开关，其与储能器件501的正极和负极直接连接，在集成芯片10输出启动信号时，闭合控制开关，接通加热电路工作。
56.在本实施例中，上述的电路均布设于pcb板上，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；
57.在第一外壳上设有与承接集成芯片10、天线电路、温湿度采集电路30和串口通讯电路的pcb板相适应的安装腔体；
58.第二外壳上设有与安装腔体相配合的配合腔体；
59.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。
60.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。
61.在本实施例中，请参照图5，为了使得温湿度记录仪能更加精准精确地采集温湿度记录仪所在的环境中的温湿度数据，该温湿度采集电路30设置为如下结构，该温湿度采集电路30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u2)，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依次与集成芯片10中的第一数据引脚和第一控制引脚(即图9中的scl和sda两个标签对应的引脚)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.
62.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r4、r6和r5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器的第一连接端短接。
63.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。
64.在本实用新型一实施例中，该温湿度采集电路30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，在实际应用中，第二数据引脚和第二控制引脚具体是选择集成芯片中的i/o接口来实现如图9中pb接口中的任意两个，该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。
65.在本实用新型一实施例中，该温湿度记录仪还可以与外部设备进行通信，将采集到的温湿度数据发送至目标终端上，如图8所示，通过天线电路80来实现，该天线电路80包括至少两个lc滤波电路、第一电阻r17和天线u6，在实际应用中，选择一个lc滤波电路设计，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中与第一电容c1连接的一端上设有第一输入端a，在第一电感l2中不与第一电容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分别与集成芯片10中的天线引脚连接。
66.在实际应用中，该天线电路80具体是通过蓝牙触发的天线电路80，即是与集成芯片10中的近场通信功能中的蓝牙功能相匹配，具体该天线电路80包括一个lc滤波电路、阻抗匹配电路和耦合电容，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r17连接。
67.如图9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，第三电容c3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。
68.通过上述的天线电路80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π型电路；第二电感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。
69.在本实用新型一实施例中，如图6所示，温湿度记录仪还包括辅助电路90，辅助电路90设置在集成芯片10外围且与集成芯片10连接，在温湿度记录仪通电时，辅助电路输出控制信号控制集成芯片工作。
70.该辅助电路90包括分别与集成芯片10连接的数据导出接口电路和复位电路，数据导出接口电路具体为usb接口电路、蓝牙电路等近场通信的电路。
71.在本实施例中，辅助电路90还包括与第三组i/o接口连接的激活电路，用于控制温湿度记录仪从休眠状态切换至唤醒状态；与多组i/o接口中的第四组i/o接口连接的指示电路。
72.如图9所示，集成芯片10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10中vdcdc引脚上的dcdc电路的储能元件。
73.在本实施例中，由于该温湿度记录仪设置有两个工作状态，因此，第一和第二晶振
电路，一个用于控制集成芯片10，即是控制温湿度记录仪的工作，一个则用于控制温湿度记录仪的工作状态，即是休眠或者唤醒两种状态。具体的如图10和11所示，第一晶振电路20和第二晶振电路40，第一晶振电路10与晶振接口连接，第二晶振电路40与第二组i/o接口连接。
74.在本实施例中，该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。
75.在本实施例中，温湿度记录仪还包括与多组i/o接口连接的数据存储电路100，用于存储温湿度传感器电路采集到的温湿度数据。具体如图6和7所示，该数据存储电路100包括存储芯片u4、两个容量不等的电容(如图中的c20和c21)和一个电阻r9，其中电阻的一端与存储芯片u4中的第一引脚连接，电阻的另一端与存储芯片u4的第七和第八引脚连接，同时电阻的另一端与供电电路50中的总电源接口连接；两个电容c20和c21并联连接后，一端与存储芯片u4的第七和第八引脚连接，另一端接地。存储芯片u4的第一、第二、第五和第六引脚与集成芯片10连接。
76.通过上述提供的温湿度记录仪的实施，通过充电电路向电源电路中的储能器件进行充电，使得温湿度记录仪既可以通过本身的电源电路供电实现工作，也可以通过充电电路对电源电路中的储能器件充电，实现了温湿度记录仪的重复使用，解决了现有的温湿度记录仪供电方式单一的问题。
77.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。