稱電壓約為3.7V，厚度約為0.35mm。裡電池可再充 電，且與通過錫焊設(shè)置在PCBA上的電源襯墊相連接。該實例中PCBA的尺寸約為15mm*35mm。 圖6中示出了傳感器數(shù)據(jù)的讀出電子線路。通過運算放大器化2A0PA4330)對印刷型熱敏電 阻進行偏置。通過Ξ級放大器U2B0PA4330、U2C0PA4330和U2D0PA4330放大其輸出電壓 Vout。放大的信號隨后被傳遞給藍牙模塊(TexasInstrumentsCC2541)。
[0077] 根據(jù)圖6的電路設(shè)計，低至0.5μΑ的恒定電流用于偏置該大面積熱敏電阻(運可命 名為CC模式）。電流控制對溫度傳感器的長期可靠性和高精度至關(guān)重要。圖12中，采用電流 控制(C對莫式)比對沒有電流控制(CV模式)的方式分別對該印刷型熱敏電阻進行偏置處理， 從而解釋電流控制的效果。當(dāng)熱敏電阻從室溫升溫到體溫時，具有溫度控制的傳感器系統(tǒng) 能快速且精確地追蹤溫度變化。但如圖12所表明的，偏置為3V恒定電壓(CV)的印刷型熱敏 電阻無法跟隨溫度的升高和降低。印刷型NTC傳感器在高溫下會輕微衰減，運是因為它們在 沒有任何電流控制的情況下運行，且大電流通過了該大面積印刷型膜。
[0078] 實例6
[0079] 在第六實例中，展示了根據(jù)圖6的具有讀出電子線路和柔性裡電池的另一完整組 裝的溫度傳感器。將具有LCP基底和LCP層積物的15mm巧0mm的溫度熱敏電阻(類似于實例3 的熱敏電阻)結(jié)合到0.5mm-厚的PP框架上，該框架具有良好隔熱性。PP框架表面上薄至50皿 的EVA膜其功能是通過熱壓將熱敏電阻結(jié)合到表面的粘合劑，該熱壓在130°C和O.lMPa的條 件下持續(xù)ImiruPP框架約35mm寬和60mm長，熱敏電阻安裝在PP框架一側(cè)，而PCBA和相連的電 池安裝在PP框架的另一側(cè)。各向異性導(dǎo)電薄膜(ACF)帶(3M9703)用于在70°C和O.lMPa的條 件下，將印刷型熱敏電阻的Ag電極結(jié)合到PCB襯墊上。柔性電池（裡-聚合物電池062329S， GuangzhouFullriverBatteiyNewTechnologyCo.,Ltd供應(yīng)）用于為整個傳感器系統(tǒng)供 電。其具有的標(biāo)稱容量約為2〇mAh，標(biāo)稱電壓約為3.7V，厚度約為0.7mm。裡電池可再充電，且 與PCBA上的電源襯墊相連接。約扣A的恒定電流用于對該大面積熱敏電阻做偏置處理(CC模 式）。當(dāng)手指觸碰到無線體溫計的接觸區(qū)域時，其如圖13所示那樣快地做出響應(yīng)，并在幾秒 之后最終穩(wěn)定下來。發(fā)現(xiàn)的是溫度升高和降低可在1-2秒內(nèi)完成。
[0080] 在本發(fā)明的各個實施例和實例中，可提供具有LCP基底和混合層積物的NTC熱敏電 阻，運樣可防止水分從頂表面和底表面進入NTC熱敏電阻。在本發(fā)明的各個實施例和實例 中，可提供具有優(yōu)良隔熱性和電流控制的溫度傳感器(特別是無線溫度傳感器），W便溫度 傳感器可W更快和更精確的操作感測溫度。
[0081] 在本發(fā)明的各個實施例和實例中，NTC熱敏電阻、各層積物或各框架可描述為具有 頂表面和底表面。要注意的是，術(shù)語"頂"和"底"是相對于附連有溫度傳感器的人體表面進 行定義的。面向人體表面的表面可定義為頂表面，而背離人體表面的表面可定義為底表面； 反之亦然。
[0082] 在本發(fā)明的各個實施例和實例中，NTC熱敏電阻、各層積物或各框架可描述為具有 前側(cè)和背側(cè)。要注意的是，術(shù)語"前側(cè)"和"背側(cè)"是相對于附連有溫度傳感器的人體表面進 行定義的。面向人體表面的一側(cè)可定義為前側(cè)，而背離人體表面的一側(cè)可定位為背側(cè);反之 亦然。
[0083] 盡管圖中的框架示出為平面結(jié)構(gòu)，但運些圖僅是用于示例性地顯示框架上NTC熱 敏電阻、電池和PCBA的布局。替代性地，框架可用來支撐溫度傳感器的各必要部件，并使諸 如PCBA和電池的內(nèi)部部件不會暴露于用戶。框架的特定設(shè)計不會限制本發(fā)明的保護范圍。
[0084] 該書面描述使用包括了最佳模式的實例來公開該發(fā)明，而且使得本領(lǐng)域任何技術(shù) 人員都能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授權(quán)范圍由權(quán)利要求來定義，可包括對本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說能想到的其他實例。如果運些實例的結(jié)構(gòu)元件與權(quán)利要求的字面語言區(qū)分不 開，或者如果運些實例包括了與權(quán)利要求的字面語言相比沒有實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件， 則運些其他實例將被認(rèn)為是落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0085] 在不背離本發(fā)明精神的情況下可對本發(fā)明做出許多其他的改變和調(diào)整。所有變化 的范圍從所附的權(quán)利要求來看將變得顯而易見。
【主權(quán)項】
1. 一種基于可印刷的熱敏電阻的溫度傳感器，其特征在于，包括： 用于溫度感測的NTC熱敏電阻，其包括基底、印刷在所述基底上的Si-c膜、以及印刷在 所述基底上且用于將所述Si-C膜與一控制電子線路連接的電極； 所述控制電子線路，其與所述NTC熱敏電阻電連接，且用于獲取所述NTC熱敏電阻感測 的溫度值； 電源，用于為所述NTC熱敏電阻和所述控制電子線路供電；以及 框架元件，用于支撐所述NTC熱敏電阻、所述控制電子線路和所述電源;其中所述框架 元件的至少部分是隔熱的，以在所述溫度傳感器內(nèi)建立熱平衡。2. 如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述NTC熱敏電阻還包括第一層積物 和第二層積物，所述第一層積物設(shè)置在所述Si-C膜和所述電極上，所述第二層積物設(shè)置在 所述第一層積物的與所述Si-C膜和所述電極相對的一側(cè)上;所述第二層積物能夠防止水分 透入到所述NTC熱敏電阻內(nèi)。3. 如權(quán)利要求2所述的溫度傳感器，其特征在于，所述第一層積物的WVTR約為l-100g/ m2/天，所述第二層積物的WVTR低于約0.lg/m2/天;和/或 所述第一層積物由選自以下一組的材料制成：聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺和聚 乙烯；以及所述第二層積物由選自以下一組的材料制成:金屬箱、金屬化高分子聚合物膜、 以及具有無機氧化物涂層的高分子聚合物膜。4. 如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述控制電子線路包括用恒定電流驅(qū) 動所述NTC熱敏電阻的恒流驅(qū)動電路，所述NTC熱敏電阻按照如下公式生成隨所述溫度值變 化的感測電壓值： V=I?g*R_·; 其中V代表所述感測電壓值，1??代表由所述恒流驅(qū)動電路提供的所述恒定電流，以及 物寸代表取決于所述溫度的所述NTC熱敏電阻的電阻值。5. 如權(quán)利要求4所述的溫度傳感器，其特征在于，所述恒流驅(qū)動電路包括運算放大器、 至少一個電壓源、第一晶體管和第二晶體管;所述至少一個電壓源生成的第一驅(qū)動電壓和 第二驅(qū)動電壓分別施加到所述運算放大器的兩個輸入端，以在所述運算放大器的輸出端向 所述第二晶體管提供偏置;所述第一晶體管和所述第二晶體管連接成一內(nèi)反饋電路，以生 成用于所述NTC熱敏電阻的所述恒定電流。6. 如權(quán)利要求4所述的溫度傳感器，其特征在于，所述控制電子線路還包括測量電路； 所述測量電路包括用于采樣和放大經(jīng)由所述NTC熱敏電阻的電極輸出的感測電壓值。7. 如權(quán)利要求6所述的溫度傳感器，其特征在于，還包括與所述控制電子線路通信的無 線模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器;模數(shù)轉(zhuǎn)換器對放大的電壓值進行轉(zhuǎn)換來生成數(shù)據(jù)包，并將所述數(shù)據(jù) 包傳遞給所述無線模塊以用于發(fā)送;其中，所述無線模塊選自以下一組:藍牙模塊、WiFi模 塊、Zigbee模塊或RFID模塊。8. 如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述Si-C膜具有用于所述溫度感測的 保形接觸表面，所述保形接觸表面的面積約為l-2cm2; 和/或， 所述基底是WVTR約為0 .Olg/m2/天的LCP膜。9. 如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述框架元件具有前側(cè)和背側(cè)，所述 前側(cè)和所述背側(cè)彼此相對配置;所述NTC熱敏電阻設(shè)置在所述框架元件的所述前側(cè)上，且所 述控制電子線路和所述電源設(shè)置在所述框架元件的所述背側(cè)上； 所述框架元件用于設(shè)置所述NTC熱敏電阻的至少一部分由聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸 乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯或橡膠制成；和/或至少與設(shè)置所述NTC熱敏電阻相對 應(yīng)的這部分的所述框架元件的所述前側(cè)上設(shè)置有隔熱結(jié)構(gòu)。10. -種無線溫度傳感器，其特征在于，包括： 用于溫度感測的NTC熱敏電阻，其包括依次設(shè)置的基底、感測元件、內(nèi)層積物和外層積 物;所述感測元件包括印刷在所述基底上的Si-C膜和電極;其中所述電極將所述Si-C膜與 一控制電子線路連接起來；所述內(nèi)層積物的WVTR約為l-100g/m2/天，且所述外層積物的 WVTR低于約0.lg/m2/天，以便防止水分透入所述NTC熱敏電阻； 所述控制電子線路，其與所述NTC熱敏電阻電連接，且用于獲取所述NTC熱敏電阻感測 的溫度值;所述控制電子線路包括恒流驅(qū)動電路和測量電路，所述恒流驅(qū)動電路用恒定電 流驅(qū)動所述NTC熱敏電阻，所述測量電路用于采樣經(jīng)由所述NTC熱敏電阻的電極輸出的感測 電壓，其中根據(jù)所述恒定電流和所述NTC熱敏電阻的電阻值確定所述感測電壓值； 無線模塊，用于接收來自所述控制電子線路的感測電壓值，且用于以無線方式發(fā)出所 述感測電壓值； 電源，用于為所述NTC熱敏電阻、所述控制電子線路和所述無線模塊供電；以及 框架元件，用于支撐所述NTC熱敏電阻、所述控制電子線路、所述無線模塊和所述電源； 其中所述框架元件的至少部分是隔熱的，以在所述溫度傳感器內(nèi)建立熱平衡。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無線溫度傳感器。具有柔性、大面積印刷型熱敏電阻的溫度傳感器可包括用于溫度感測的負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，與NTC熱敏電阻電連接且用于獲取NTC熱敏電阻感測的溫度值的控制電子線路，用于為NTC熱敏電阻和控制電子線路供電的電源，以及用于支撐NTC熱敏電阻、控制電子線路和電源的框架元件，其中框架元件至少部分隔熱，以在溫度傳感器內(nèi)建立熱平衡。由于傳感器內(nèi)快速建立的熱平衡，溫度傳感器可以快速且精確的方式感測溫度。
【IPC分類】G01K7/22
【公開號】CN105444912
【申請?zhí)枴緾N201510953866
【發(fā)明人】孫彩明
【申請人】納米及先進材料研發(fā)院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月17日