一体化干球湿球温度无线传感装置 【技术领域】
本发明涉及一种一体化干球湿球温度无线传感装置，主要用于各类烤房干球温度和湿球温度数据的采集与监测。
背景技术
公知的各类烤房均需要实时测量干球温度和湿球温度，而干球温度和湿球温度的测量都是独立的，一般将干球温度和湿球温度传感部分采集的数据通过连线传送到至单片机的接口，然后由单片机控制执行机构动作并且显示当前的干球温度和湿球温度，从而实现烤房内的干球温度和湿球温度控制。
【发明内容】
技术问题
现有的干球温度和湿球温度传感装置存在以下问题：
一是传统的干球温度和湿球温度传感装置在结构上十分简陋，干球温度和湿球温度传感器均为分立结构，没有一体化装置，可靠性差。
二是传统的干球温度和湿球温度传感装置其功能十分单一，即一般只有干球温度和湿球温度传感功能，没有干球温度和湿球温度的指示功能。
三是传统的干球温度与湿球温度传感部分和显示部分均为独立结构，显示部分由独立的控制箱组成，且一般采用LED/LCD数字显示方式。
四是现有的干球温度和湿球温度的传感数据与控制箱之间依赖电缆线传送，一般不具备无线传输装置。
五是现有的具有无线传输干球温度和湿球温度的装置，其通信方式一般采取复杂的蓝牙技术或GSM，没有采用Zigbee，而这两种无线通信方式引发了几个连锁相关的问题：第一是复杂的通信方式需要相应的软硬件机构支持，软硬件开销增加使得本装置的制造成本增加，难以满足大规模低成本应用；第二，无线传感节点一般采用电池供电，对于节点功耗的要求是非常严苛的，然而蓝牙或GSM通信方式令无线传感节点的运行功耗无法进一步降低，使装置的供电矛盾凸显出来，难以解决。
技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种一体化干球湿球温度无线传感装置，其技术方案如下：
一种一体化干球湿球温度无线传感装置，包括壳体、传感机构、显示机构、无线通信机构，所述的传感机构包括干球温度传感探头、湿球温度传感探头以及包裹了湿球温度传感探头的脱脂棉纱，所述显示机构包括干球与湿球温度显示面板、指针驱动机构、干球温度指针、湿球温度指针、专用控制芯片，所述无线通信机构包括Zigbee无线通信模块、天线，其一体化干球湿球温度无线传感装置的壳体整体上为一个特制的类似“海马”形状，包含水容器部分和无水容器部分，水容器部分与无水容器部分内部互相隔离而外部自然过渡连接形成一体化结构，无水容器部分内部安装显示机构和Zigbee无线通信模块。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其壳体还包括U形弯管部分和水汽蒸发喇叭口部分，U形弯管部分为一个细长的U形管道，水汽蒸发口部分为一个喇叭形开口，U形弯管部分的一端与水容器部分的底部连接，另一端与水汽蒸发喇叭口部分连接，水汽蒸发喇叭口部分正朝向湿球温度传感探头。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其壳体的无水容器部分为圆柱形，其一端与水容器部分连为一体，另一端为带外螺纹的开口，开口端接一个圆形的带内螺纹的显示机构面盖，两者通过内外螺纹连接封闭，显示机构面盖中央的材质是透明的，干球湿球温度显示面板安装在由显示机构面盖封装的无水容器部分的内部。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其干球温度指针与湿球温度指针同圆心安插在干球湿球温度显示面板的中央，干球湿球温度显示面板上镂刻有干球温度刻度和湿球温度刻度，干球温度刻度位于干球湿球温度显示面板的外圈，湿球温度刻度位于干球湿球温度显示面板的内圈，干球温度指针较长，指示外圈刻度，湿球温度指针较短，指示内圈刻度，所述指针驱动机构为一个具有同心的双驱动轴步进电机，干球温度指针和湿球温度指针分别与该步进电机的双驱动轴相连。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其干球湿球温度显示面板上的干球和湿球温度刻度各分为10大格，每大格代表10℃，每大格又分为10小格，每小格代表1℃，干球温度刻度的显示范围为0℃到100℃，湿球温度刻度的显示范围也为0℃到100℃。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其特征在于：干球湿球温度显示面板上设置有一个通信指示灯。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其壳体顶部的水容器部分开口处用一个密封盖封闭，密封盖顶部有一个圆形吊环，壳体的两侧各有一个半圆形吊耳，壳体背后有一个平面，平面上开有一个悬挂孔。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其干球温度传感探头与湿球温度传感探头均为圆柱体形状，圆柱体的内部放置数字温度传感器SMT16030并以密封胶灌封，干球温度传感探头植入安装在壳体无水容器部分的侧上方位置，湿球温度传感探头植入安装在壳体无水容器部分底部的正下方位置，其脱脂棉纱的一端包裹湿球温度传感探头，与水汽蒸发喇叭口部分正对，但湿球温度传感探头不与水面接触，脱脂棉纱的另一端插入喇叭口所连接的含水U形管中。
所述的一体化干球湿球温度无线传感装置，其天线安插在壳体无水容器部分地正上方，天线与无水容器部分内部的Zigbee无线通信模块连接，Zigbee无线通信模块与专用控制芯片连接。
技术效果
相对于现有干球湿球温度传感技术，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明提出了一种将烤房干球温度和湿球温度数据采集、显示与无线通信功能融于一身的传感显示装置，其外壳的水容器部分与无水容器部分互相隔离并自然过渡连接形成一体化结构，干球温度和湿球温度传感器自然植入壳体，该装置不但可以作为一个温度传感节点，完成单点数据采集功能，而且可以作为一个监测终端应用于大型分布式无线局域网络系统，特别是适应于烤房群的集中无线控制，可靠性好。
2、本发明内嵌Zigbee无线通信模块，采用Zigbee无线通信协议作为其通信方式，融入了Zigbee网络的优良特性，具有制造成本低、运行功耗小等特点，使其监测终端不同于传统的无线传感节点，具有数据显示与预处理功能，能够有效的降低无线网络的数据吞吐量，当无线网络遭遇拥塞时，监测终端仍然能够独立运行，完成对部分区域数据采集与监控。因此，本发明的意义在于能够改变无线网络的结构，减小系统对于端节点的依赖性，增强了整个系统的健壮性。
3、本发明既可以作为单个数据采集节点，也能够作为一个监测终端，不仅制造成本低，而且运行功耗小，一组电池可连续供电六至十二个月。
4、为了适应不同的烤房，本发明在壳体结构上设计了三种安装固定方式：其一，装置可利用密封盖顶部的吊环悬挂于烤房内的一根横杆上；其二，装置可利用壳体两侧的吊耳用绳索悬挂在空中；其三，装置可利用壳体背后的悬挂孔固定在墙壁上，使其安装十分简单，使用方便、无须连线。
【附图说明】
图1一体化干球湿球温度无线传感装置外观图
图2一体化干球湿球温度无线传感装置正视图
图3一体化干球湿球温度无线传感装置背视图
图4一体化干球湿球温度无线传感装置顶视图
图5一体化干球湿球温度无线传感装置底视图
图6一体化干球湿球温度无线传感装置左向侧视图
图7一体化干球湿球温度无线传感装置右向侧视图
图8一体化干球湿球温度无线传感装置侧向分解图
图9一体化干球湿球温度无线传感装置顶向分解图
图10一体化干球湿球温度无线传感装置电原理框图
标号说明：
1壳体 1a水容器部分
1b无水容器部分 1cU形弯管部分
1d水汽蒸发喇叭口部分
2密封盖 3吊环
4吊耳 5悬挂孔
6显示机构面盖 7干球湿球温度显示面板
8干球温度指针 9湿球温度指针
10干球温度刻度 11湿球温度刻度
12通信指示灯 13干球温度传感探头
14湿球温度传感探头 15天线
16专用控制芯片 17Zigbee无线通信模块
18指针驱动机构 19电池
20脱脂棉纱
【具体实施方式】
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的外观如图1至图9所示，包括壳体1、显示机构、无线通信机构、传感机构。一体化干球湿球温度无线传感装置的壳体1为一个特制的类似“海马”形状，包括水容器部分1a、无水容器部分1b、U形弯管部分1c和水汽蒸发喇叭口部分1d，水容器部分1a与无水容器部分1b互相隔离并自然过渡连接形成一体化结构。壳体1的无水容器部分1b为圆柱形，其一端与水容器部分1a连为一体，另一端为带外螺纹的开口，开口端接一个圆形的带内螺纹的显示机构面盖6，两者通过内外螺纹连接封闭，显示机构面盖6中央的材质是透明的，干球湿球温度显示面板7安装在由显示机构面盖6封装的无水容器部分1b的内部。无水容器部分1b内部安装显示机构和Zigbee无线通信模块17，U形弯管部分1c为一个细长的U形管道，水汽蒸发喇叭口部分1d为一个喇叭形开口，U形弯管部分1c的一端与水容器部分1d的底部连接，另一端与水汽蒸发喇叭口部分1d连接，水汽蒸发喇叭口部分1d正好对准湿球温度传感探头14。
壳体1的顶部具有一个装水的开口，开口可用一个密封盖2旋紧封闭，密封盖2顶部有一个圆形吊环3，壳体1两侧各有一个半圆形吊耳4，壳体1背后有一个平面，平面上开有悬挂孔5，因此，本发明可以选择以下三种安装固定方式之一：一是装置可利用密封盖顶部的吊环悬挂于烤房内一根横杆上；二是装置可利用壳体两侧的吊耳用绳索悬挂在空中；三是装置可利用壳体背后的悬挂孔固定在墙壁上，使其安装十分简单，使用方便、无须连线操作。
显示机构安装在壳体1无水容器部分1b内，包括干球湿球温度显示面板7、指针驱动机构18、干球温度指针8、湿球温度指针9、专用控制芯片16。显示机构安装在壳体无水容器部分1b内，壳体无水容器部分1b为圆柱形，其一端与水容器部分1a连为一体，另一端开口，开口端由一个圆形的显示机构面盖6封闭，显示机构面盖6中央的材质是透明的，干球湿球温度显示面板7安装于无水容器部分1b的内部，面向显示机构面盖6。干球温度指针8与湿球温度指针9同圆心安插在干球湿球温度显示面板7的中央，干球湿球温度显示面板7上镂刻有干球温度刻度10和湿球温度刻度11，干球温度刻度10位于干球湿球温度显示面板7的外圈，湿球温度刻度11位于干球湿球温度显示面板7的内圈，干球温度指针8较长，指示外圈刻度，湿球温度指针9较短，指示内圈刻度，所述的指针驱动机构18为一个具有同心的双驱动轴步进电机，干球温度指针和湿球温度指针分别与该步进电机的双驱动轴相连，并由步进电机的双驱动轴推动偏转。干球温度刻度共分成十大格，每一大格代表10℃，每一大格又分为十小格，每一小格代表1℃，干球温度的显示范围为0℃到100℃，湿球温度刻度11的设置与干球温度刻度10相同，湿球温度的显示范围也为0℃到100℃，干球湿球温度显示面板7上还设置有一个通信指示灯12。
无线通信机构包括Zigbee无线通信模块17和天线15，所述的Zigbee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的，有关组网，安全和应用的技术标准，其无线通信模块17结合了高性能的2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心，无线通信模块17直接安装在一体化壳体中无水容器部分1b内，天线15自然植入安装在无水容器部分1b的正上方，天线15与无水容器部分内部的Zigbee无线通信模块17连接，Zigbee无线通信模块17与专用控制芯片16连接。
传感机构包括干球温度传感探头13、湿球温度传感探头14和脱脂棉纱20。干球温度传感探头13与湿球温度传感探头14均为圆柱体形状，圆柱体的内部放置SMT16030数字温度传感器并以密封胶灌封，其绝对精度为±0.7℃，线性输出误差在0.2℃以内，分辨率优于0.005℃，干球温度传感探头13安插在无水容器部分1b的侧上方，湿球温度传感探头14由脱脂棉纱20的一端包裹，安插在无水容器部分1b的底部，与水汽蒸发喇叭口部分1d正对，但湿球温度传感探头14不与喇叭口的液面直接接触，脱脂棉纱20的另一端则直接插入含水的U形管中，干球温度传感探头13和湿球温度传感探头14与无水容器部分的插口用胶密封。
本发明一体化干球湿球温度无线传感装置的装水过程如下：首先，将壳体1顶部的水容器部分1a开口处的密封盖2旋开并取下，将显示机构面盖6拧紧密封，然后，将无线传感装置整体置于水中，待水容器部分1a内充满水，在水下将密封盖2与壳体拧紧，最后将传感装置竖直的从水中取出，以确保水容器内无空气。
图10是本发明的电原理框图，它实际上反映了一个烤房内干球温度与湿球温度传感节点的情况，其它的无线通信节点可以是带Zigbee的上位计算机、执行器或是其它烤房内的带Zigbee的干球温度与湿球温度传感节点。专用控制芯片16由一组电池19供电，从干球温度传感探头13和湿球温度传感探头14获取干球湿球温度数据，通过指针驱动机构18控制干球温度指针8与湿球温度指针9的移动，可在刻度盘上指示干球温度与湿球温度，所述指针驱动机构18为一个具有同心的双驱动轴步进电机，其干球温度指针8和湿球温度指针9分别与该步进电机的双驱动轴相连，该步进电机直接由专用控制芯片16控制。专用控制芯片16还与Zigbee无线通信模块17和通信指示灯12连接，Zigbee无线通信模块17与天线15相连，专用控制芯片16通过Zigbee无线通信模块17收发数据，收发数据时，专用控制芯片16控制通信指示灯12闪烁发光，表示正在进行数据通信。
本发明一体化干球湿球温度无线传感装置将数据采集、数据显示与无线通信功能融于一身，既可以作为单个数据采集节点，也能够作为一个监测终端，不仅制造成本低，而且运行功耗小，一组电池可连续供电六至十二个月，其结构小巧、安装简单、使用方便、无须连线，可广泛应用于各类烤房的无线传感控制领域。