一種無線實時溫度監測記錄裝置的製作方法
2023-06-01 09:24:51
專利名稱：一種無線實時溫度監測記錄裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線實時溫度監測記錄裝置，可以實現低溫冷凍貨物的 自動溫度檢測，屬於無線傳感器技術領域。
背景技術：
目前各種低溫冷凍貨物溫度監測使用的設備，均採用簡單的溫度計設備。也 就是說，只能顯示當前的即時溫度，而不能自動記錄整個運輸和倉儲過程中的溫 度，也不能將溫度記錄通過無線的方式傳輸到電腦中去，上述設備都存在著溫度 信息無法保存和傳輸的缺陷。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種工作穩定，無線傳輸的低溫冷凍貨物實時溫度 監測記錄裝置。
為實現以上目的，本實用新型的技術方案是提供一種無線實時溫度監測記錄 裝置，其特徵在於，由溫度監測記錄器和無線數據接收器組成，溫度監測記錄器 安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，無線數據接收器設於倉庫的出入口， 每個無線數據接收器和電腦通過網絡連接。
所述的溫度監測記錄器裝置由天線、無線射頻Radio Frequency收發單元、 數據處理單元、溫度傳感器、存儲單元和電池組成，數據處理單元分別與溫度傳 感器、無線射頻Radio Frequency收發單元、存儲單元和電池連接，無線射頻 Radio Frequency收發單元與天線連接，電池分別與無線射頻Radio Frequency 收發單元、溫度傳感器和數據存儲單元連接。
所述的無線數據接收器裝置由天線模塊、無線射頻Radio Frequency收發單、 數據處理單元、數據存儲單元、實時時鐘單元、電源管理單元和RS485通訊接口 單元組成，數據處理單元分別與無線射頻Radio Frequency收發單元、數據存儲 單元、實時時鐘單元、電源管理單元和RS485通訊接口單元連接，無線射頻Radio Frequency收發單元與天線模塊連接，電源管理單元分別與無線射頻RadioFrequency收發單元、數據存儲單元、實時時鐘單元和RS485通訊接口單元連接。 本實用新型的溫度監測記錄器安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，無 線數據接收器設於倉庫的出入口。安裝有溫度監測記錄器的低溫冷凍貨物箱在運 輸的過程中，溫度傳感器每隔一段時間採集一次當前溫度數據，並保存在存儲單 元中。當溫度監測記錄器通過倉庫出入口時，出入口旁邊安裝的內部同樣有 2. 4GHz無線射頻模塊的無線數據接收器通過無線射頻通訊方式收到溫度監測記 錄器所發送的溫度記錄信息，無線數據接收器同時將溫度記錄信息保存並通過 RS485通訊接口將溫度記錄信息上傳至監測和數據管理中心的電腦上。
本實用新型的優點是使安裝有溫度監測記錄器的低溫冷凍貨物箱通過安裝 有無線數據接收器的倉庫出入口通道時，運輸過程中的溫度記錄實時完成傳輸， 使得低溫冷凍貨物在傳輸過程中的溫度控制與監測的方便性明顯提高。
圖1為一種無線實時溫度監測記錄裝置； 圖2為一種溫度監測記錄器結構示意圖； 圖3為溫度監測記錄器數據處理單元示意圖； 圖4為無線數據接收器示意圖； 圖5為無線數據接收器數據處理單元示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 實施例
如圖1所示，為一種無線實時溫度監測系統結構示意圖， 一種無線實時溫度 監測記錄裝置，其特徵在於，由溫度監測記錄器和無線數據接收器組成，溫度監 測記錄器安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，無線數據接收器設於倉庫的 出入口，每個無線數據接收器和電腦通過網絡連接。
如圖2所示，為溫度監測記錄器結構示意圖，所述的溫度監測記錄器裝置由 天線、無線射頻Radio Frequency收發單元、數據處理單元、溫度傳感器、存儲 單元和電池組成，數據處理單元分別與溫度傳感器、無線射頻Radio Frequency 收發單元、存儲單元和電池連接，無線射頻Radio Frequency收發單元與天線連接，電池分別與無線射頻Radio Frequency收發單元、溫度傳感器和數據存儲 單元連接。
天線屬於印刷偶極子天線，該天線具有尺寸小、易於電路集成等特點。主要 技術特點如下
(1)該天線工作頻率為2. 4GHz，帶寬450MHz，天線整體大小為20*1. 5咖； 液晶顯示單元採用超薄液晶顯示模塊，提供了人機接口界面，可以中文顯示 接收到的從位置監測分站發來的信息。
本實用新型採用電池供電方式，因此電池使用壽命對於產品的實際應用起到 關鍵的作用，通過電源管理單元，將使得系統的大部分時間處於休眠狀態。每隔 5秒自動喚醒後採集一次溫度數據，並且發送2.4GHz無線射頻信號後接受無線 數據接收器的應答，如果有應答，則上傳數據。工作結束後立即切換到休眠狀態。 溫度監測記錄器RF收發單元採用了調製方式為GFSK的2. 4GHz晶片，主要 技術特點如下-
(1) GFSK調製/解調方式；
(2) 數據傳輸速率可設置為250k-lMb/s;
(3) 所需外圍元件極少；
(4) 晶片內可校準電壓為1.9 —3.6V;
該晶片在2. 4GHz ISM頻段通信，即使很靠近無線區域網(WLAN)、藍牙和微波 爐也能提供清晰、可靠的通信，250k-1M Mbps數據速率使它的數據傳輸時間、 等待時間縮短並減小了幹擾，增加了電池壽命，該晶片提供完整的2. 4GHz無線 電解決方案。
如圖3所示，為溫度監測記錄器數據處理單元示意圖，所述的溫度監測記錄 器數據處理單元由數據處理晶片、系統晶振、程序下載接口、數據接口和復位單 元組成，數據處理晶片分別與系統晶振、程序下載接口、數據接口和復位單元連 接。
溫度監測記錄器數據處理單元使用的微處理器為美國TI公司的MSP430F123 單片機，具有強大處理能力的MSP430單片機是一個16位的單片機，採用了精 簡指令集(RISC)結構，具有豐富的尋址方式(7種源操作數尋址、4種目的操作數尋址)、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及 片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速 度，在8MHz晶體驅動下指令周期為125ns ，這些特點保證了可編制出高效率 的源程序。
在運算速度方面，MSP430單片機能在8MHz晶體的驅動下，實現125ns的 指令周期。16位的數據寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬體乘法器(能 實現乘加)相配合，能實現數位訊號處理的某些算法。MSP430系列單片機的中 斷源較多，並且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統處於省電的備用狀態時， 用中斷請求將它喚醒只用6ys 。超低功耗的MSP430單片機之所以有超低的功 耗，是因為其在降低晶片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之 處。
主要技術特點如下
(1) 低工作電壓範圍1.8 V —3.6 V;
(2) 超低功耗1
活動模式200 ii A at 1 MHz， 2. 2 V
待機模式0.7uA
關閉(RAM Retention) : 0. luA;
(3) 超快1 U s內從待機模式喚醒；
(4) 16-Bit RISC指令體系，65ns指令周期；
(5) 基本時鐘模塊結構 一內部頻率高達16MHz _ 32-kHz晶體振蕩器 —高頻晶振可達16MHz —共振器
—外部時鐘源；
(6) 16-Bit Timer—A (帶3捕獲/比較寄存器)；
(7) 片內比較器，可用於模擬信號比較或可用於斜邊A/D轉換；
(8) 串行在線編程，無需外部編程電壓，可編程的安全熔絲代碼保護。如圖4所示，為一種無線數據接收器裝置結構示意圖，所述的無線數據接收 器裝置由天線模塊、無線射頻Radio Frequency收發單元、數據處理單元、數據 存儲單元、實時時鐘單元、電源管理單元和RS485通訊接口單元組成，數據處理 單元分別與無線射頻Radio Frequency收發單元、數據存儲單元、實時時鐘單元、 電源管理單元和RS485通訊接口單元連接，無線射頻Radio Frequency收發單元 與天線模塊連接，電源管理單元分別與無線射頻Radio Frequency收發單元、數 據存儲單元、實時時鐘單元和RS485通訊接口單元連接。
天線模塊是由微帶天線和PCB板組成，該天線具有低剖面、易於電路集成等 特點。主要技術特點如下
(1) 該天線工作頻率為2.4GHz，帶寬400MHz，天線大小為35*40*1. 5 mm;
(2) PCB板採用的是聚四氟乙烯高頻板，此PCB板具有低介電常數、高Q 值等特點；
(3) 最終設計的天線增益可達到5dBi，極化形式為垂直極化，水平面、垂 直面3dB波瓣寬度在65度_70度之間，前後比可大於16dB。
RF收發單元採用了調製方式為GFSK的2. 4GHz晶片，主要技術特點如下 (2) GFSK調製/解調方式；
(2) 數據傳輸速率可設置為250k-lMb/s;
(3) 所需外圍元件極少；
(4) 晶片內可校準電壓為1.9—3.6V。
該晶片在2. 4GHz ISM頻段通信，即使很靠近無線區域網(WLAN)、藍牙和微波 爐也能提供清晰、可靠的通信，250k-lM Mbps數據速率使它的數據傳輸時間、 等待時間縮短並減小了幹擾，增加了電池壽命，該晶片提供完整的2. 4GHz無線 電解決方案。
RS485通訊接口單元由RS485接口、抗幹擾模塊、通訊晶片，光耦隔離晶片 組成，通訊晶片與數據處理單元連接。
如圖5所示，為無線數據接收器數據處理單元示意圖，所述的無線數據接收 器單元由數據處理晶片、系統晶振、程序下載接口、數據接口和復位單元、實時 時鐘晶振和上拉電阻組成，數據處理晶片分別與系統晶振、程序下載接口、數據接口、復位單元、實時時鐘晶振和上拉電阻連接。
數據處理晶片與溫度監測記錄裝置一樣為TI公司的MSP430系列單片機， 型號是MSP430F169，具有強大處理能力的MSP430單片機是一個16位的單片機， 採用了精簡指令集(RISC)結構，具有豐富的尋址方式(7種源操作數尋址、4 種目的操作數尋址)、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存 器以及片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的査表處理指令；有較高的 處理速度，在8MHz晶體驅動下指令周期為125 ns 。這些特點保證了可編制出 高效率的源程序。
使用時，溫度監測記錄器安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，每個溫 度監測記錄器都有唯一固定的2位元組長度的機號，用以識別不同的貨物。無線數 據接收器裝置分別安裝在冷凍倉庫的各個出入口，無線數據接收器裝置和電腦通 過網絡連接，每個無線數據接收器也有唯一的通訊地址，用於確定所安裝的不同 出入口。溫度監測記錄器間隔五秒鐘採集一次當前溫度記錄並保存，然後通過無 線射頻方式發送一次信息，當安裝有溫度監測記錄器的低溫冷凍貨物箱，經過 安裝有無線數據接收器的倉庫出入口，無線數據接收器接收到溫度監測記錄器發 來的信息後，通過無線方式發送要求溫度監測記錄器上傳溫度記錄的命令。溫度 監測記錄器接收到無線數據接收器發來的數據上傳命令信息後，把存儲的所有溫 度記錄信息發送到無線數據接收器。無線數據接收器接收到的全部溫度記錄信 息，將通過有線方式，傳送到電腦主機。
權利要求1. 一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，由溫度監測記錄器和無線數據接收器組成，溫度監測記錄器安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，無線數據接收器設於倉庫的出入口，每個無線數據接收器和電腦通過網絡連接。
2. 根據權利要求1所述的一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，所 述的溫度監測記錄器裝置由天線、無線射頻Radio Frequency收發單元、 數據處理單元、溫度傳感器、存儲單元和電池組成，數據處理單元分別與 溫度傳感器、無線射頻Radio Frequency收發單元、存儲單元和電池連接， 無線射頻Radio Frequency收發單元與天線連接，電池分別與無線射頻 Radio Frequency收發單元、溫度傳感器和數據存儲單元連接。
3. 根據權利要求2所述的一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，所 述的溫度監測記錄器數據處理單元由數據處理晶片、系統晶振、程序下載 接口、數據接口和復位單元組成，數據處理晶片分別與系統晶振、程序下 載接口、數據接口和復位單元連接。
4. 根據權利要求1所述的一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，所 述的無線數據接收器裝置由天線模塊、無線射頻Radio Frequency收發單 元、數據處理單元、數據存儲單元、實時時鐘單元、電源管理單元和RS485 通訊接口單元組成，數據處理單元分別與無線射頻Radio Frequency收發 單元、數據存儲單元、實時時鐘單元、電源管理單元和RS485通訊接口單 元連接，無線射頻Radio Frequency收發單元與天線模塊連接，電源管理 單元分別與無線射頻Radio Frequency收發單元、數據存儲單元、實時時 鍾單元和RS485通訊接口單元連接。
5. 根據權利要求4所述的一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，所 述的無線數據接收器數據處理單元由數據處理晶片、系統晶振、程序下載 接口、數據接口和復位單元、實時時鐘晶振和上拉電阻組成，數據處理芯 片分別與系統晶振、程序下載接口、數據接口、復位單元、實時時鐘晶振 和上拉電阻連接。
專利摘要本實用新型涉及一種無線實時溫度監測記錄裝置，其特徵在於，由溫度監測記錄器和無線數據接收器組成，溫度監測記錄器安裝在需要監測溫度的低溫冷凍貨物箱上，無線數據接收器設於倉庫的出入口，每個無線數據接收器和電腦通過網絡連接。本實用新型的優點是使安裝有溫度監測記錄器的低溫冷凍貨物箱通過安裝有無線數據接收器的倉庫出入口通道時，運輸過程中的溫度記錄實時完成傳輸，使得低溫冷凍貨物在傳輸過程中的溫度控制與監測的方便性明顯提高。
文檔編號G01K1/02GK201229207SQ20082006010
公開日2009年4月29日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者曹穎晶, 沈思宇, 王建華, 鈞 馬 申請人:上海軼龍應用軟體開發有限公司