无源可复位温度状态记录装置的制作方法

1.本发明涉及到温度测控领域，更具体地，涉及一种无源可复位温度状态记录装置。


背景技术：

2.在万物都需要信息标记的时代，电子标签技术作为信息时代的产物，极大的满足了人们对万物互联信息需求。电子标签领域的划分有多种多样，有低频，高频，超高频和甚高频的划分，有有源，半有源和无源的划分，有纸标签，卡标签和硬质标签的划分等，多数类型的划分都是以应用为前提来区分的。
3.超高频电子标签广泛应用于医疗安全、冷链仓储领域。现有的多数电子标签可对医疗设备、医疗耗材、冷链物资、冷库存储等进行标识、盘点、加密。当物品长时间超出存储温度，将会导致物品的安全性和有效性出现重大问题，且无法进行有效的追溯查询。因此，一种具备温度监测功能的电子标签就尤为必要。
4.现有的多数电子标签功能单一，只具备读写功能。市场上流通的无源超高频温度电子标签，都是反应实时温度信息，无法记录历史温度信息。例如，当待监测物体有警戒温度要求后，在没有查询设备检测时，发生温度超限时，标签装置是无法记录该状态的。当查询设备来盘点时，也只能盘点到当前的温度信息，无法查询2个盘点周期内温度状态变化情况。
5.有源超高频温度电子标签，可以通过电池给芯片内部的温度传感器模块供电，按照设定的时间间隔，记录该时间点的温度信息值。该标签在特定领域中不可使用，如有无线管控场景，电池管控场景等。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的不足，本发明提出一种无源可复位温度状态记录装置，，安装在待监测物体上，监测物体环境温度是否超过警戒温度。当环境温度超过警戒温度后，监测模块装置触发监测开关，该开关在无外力干扰条件下，开关状态不可逆。本发明提及的装置，工作在超高频频段。监测装置将“超限”和“正常”信号传输给超高频芯片，再通过天线将该信号以无线电波的方式辐射给查询设备。该装置无需电源，可从查询设备发射的信号中获取能量，将通断信号传递给查询设备。
7.本发明的技术解决方案如下：
8.一种无源可复位温度状态记录装置，包括超高频芯片(100)、天线(200)、天线基板(500)，其特征在于，还包括温度复位模块(300)和温度监测模块(400)；
9.所述天线(200)，包括第一支臂(201)、第二支臂(202)、第三支臂(203) 和辐射面(204)，所述第一支臂(201)和辐射面(204)分布在所述天线基板 (500)的两侧，所述的第二支臂(202)的底部与所述第一支臂(201)内侧对齐，所述第三支臂(203)与第二支臂(202)呈倒l型、平行分布在所述天线基板上，且所述温度复位模块(300)和温度监测模块(400)位于所述第三支臂(203)与第二支臂(202)之间，使二者相连；所述第三支臂(203)与辐射面
(204)相连；
10.所述温控复位模块，包括复位杆(301)、第一金属焊脚(302)、第二金属焊脚(303)、第一金属弹片(304)和第二金属弹片(305)，所述第一金属焊脚 (302)与所述第一金属弹片(304)通过第一金属棒相连，所述第二金属焊脚 (303)与第二金属弹片(305)通过第二金属棒相连；
11.所述温控复位模块，包括温度感知片(402)、连接柱(403)、铌钛合金记忆金属(404)和压柱(405)，所述钛合金记忆金属(404)上表面通过连接柱 (403)与温度感知片(402)相连，所述钛合金记忆金属(404)下表面连接所述压柱(405)的顶部，所述铌钛合金记忆金属采用特殊化铌钛合金材质，受温度影响会发生凹陷形变；
12.所述的第一金属弹片(304)、第二金属弹片(305)、复位杆(301)的上部、连接柱(403)、铌钛合金记忆金属(404)和压柱(405)封装在壳体(401)内，且所述复位杆(301)的顶部与第二金属弹片(305)下表面相连，所述压柱(405) 处于所述第二金属弹片(305)的上表面对应位置；在复位状态下，所述第二金属弹片(305)外侧上表面与所述第一金属弹片(304)外侧下表面相接触，所述温度感知片(402)设置在所述壳体(401)的上表面；
13.在所述的天线基板(500)上开有第一通孔(502)和第二通孔(503)，所述第一通孔(502)位于所述第三支臂(203)处，所述第二通孔(503)位于所述第二支臂(202)处，所述第一金属焊脚(302)和第二金属焊脚(303)分别通过所述第一通孔(502)和和第二通孔(503)与天线基板(500)焊接在一起；
14.当所述温度感知片(402)检测到温度超出阈值时，通过连接柱(403)传递热量，使所述铌钛合金记忆金属(404)发生向下凹陷变形，带动所述压柱(405) 下移，顶开所述第二金属弹片(305)，使所述第二金属弹片(305)与所述第一金属弹片(304)分离，所述超高频微带天线性能变差，作出示警；
15.当需要复位时，按下复位按钮，所述复位按钮发生位移，顶起所述第所述第二金属弹片(305)，使使所述第二金属弹片(305)与所述第一金属弹片(304) 接触，所述超高频微带天线性能恢复正常。
16.所述第一金属焊脚(302)和第二金属焊脚(303)均呈“l”型，且轴对称分布在所述壳体(401)的底部。
17.所述复位杆为圆柱状，所述复位按钮通过所述第三通孔，顶到所述第二金属弹片底部上。
18.所述第一通孔和所述第二通孔，孔内覆铜，长度为5mm～10mm，宽度为 1mm～2mm，厚度为1mm～2mm。所述第一通孔与所述第二通孔间距 10mm～20mm；所述第一通孔为直径2mm～4mm，厚度为1mm～2mm的圆，孔内不覆铜。
19.所述超高频微带天线用蚀刻铜的形式，覆于所述基板上面，厚度为0.035mm。
20.所述超高频芯片采用dfn的封装形式，采用smt工艺焊接在所述超高频微带天线预留引脚上。
21.所述天线(200)为超高频微带天线，长度为50mm～60mm，宽度为 30mm～40mm，距离所述基板边缘1mm～2mm，左边缘1mm～2mm处。
22.超高频芯片(100)与超高频微带天线相连，实现射频信号的数据传输，实现一种无源可复位温度感应标签的数据通信。
23.所述第一支臂由2个矩形相连构成，大矩形长度为10mm～20mm，宽度为 5mm～15mm，小矩形长度为5mm～15mm，宽度为1mm～5mm，小矩形的短边与大矩形的长边相连，距离大矩形底部2mm～7mm处。
24.所述第二支臂，形似一个倒“l”形状，短边长3mm～6mm，宽度为2mm～5mm，长边长为4mm～10mm，宽度为2mm～8mm。厚度为0.02mm；所述第二支臂和第三支臂通过复位模块相连；所述第三支臂，形似一个倒“l”形状，短边长 5mm～10mm，宽度为2mm～4mm，长边长为25mm～30mm，宽度为2mm～4mm。厚度为0.02mm，所述第三支臂与辐射面相连。
25.所述辐射面形似一个倒“u”形状，所述u型右微带天线臂长度为 20mm～30mm。宽度为15mm～20mm，距离右边缘5mm～12mm处，有一个矩形开口；矩形开口长度为8mm～15mm，宽度为5mm～10mm。
26.所述矩形开口的大小和位置可以改变所述超高频微带天线的阻抗匹配。
附图说明
27.图1标签透视图
28.图2标签正视图
29.图3温度监测装置和复位装置图
30.图中，100为超高频芯片，200为天线，300为温度复位模块，400为温度监测模块，500为天线基板；201为第一支臂，202为第二支臂，203为第三支臂，204为辐射面；502为第一通孔，503为第二通孔；301为复位杆，302为第一焊脚，303为第二焊脚，304为第一金属弹片，305为金属第二弹片；401 壳体，402为温度感知片，403为连接柱，404为铌钛合金记忆金属，405为压柱。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.本发明无源可复位温度状态记录装置工作在860mhz～960mhz超高频频段，为无源超高频电子标签，长度为50mm～60mm，宽度为30mm～40mm，厚度 1mm～2mm。
33.包括温度监测模块，温度复位模块，超高频芯片，天线以及基板。超高频芯片，温度复位模块通过smt工艺焊接天线预留的引脚上。
34.所述的温度监控模块，当环境温度发生变化时，温度感知片将环境温度通过连接柱传导给铌钛合金弹片。利用热胀冷缩的原理，由于该合金弹片的材质因素，超过弹片临界温度值时，弹片发生形变。
35.铌钛合金弹片，可根据场景温度要求，调试铌钛合金机械参数，以适应不同场景下不同警戒温度线的需求，可调温度区间为20℃～150℃.
36.温度复位模块，警戒温度以下时，铌钛合金弹片不产生形变，复位模块的第一金属弹片和第二金属弹片通过触点接触。复位模块中的第一焊脚，第一金属弹片，第二焊脚，第二金属弹片形成通路，反馈设定的“正常”信号。
37.警戒温度以上时，铌钛合金弹片受温度影响产生形变，将立柱顶出，从而将复位杆顶开，导致第一金属弹片和第二金属弹片断开。复位模块中的第一焊脚，第一金属弹片与第二焊脚，第二金属弹片形成断路，反馈设定的“正常”信号。
38.摁动复位杆，使得压柱受力，迫使铌钛合金记忆金属产生形变。复位模块的第一金属弹片和第二金属弹片通过触点接触。复位模块中的第一焊脚，第一金属弹片，第二焊脚，第二金属弹片形成通路，反馈设定的“正常”信号。
39.第一金属弹片，第二金属弹片采用铜镍合金加工，可长时间使用不被氧化。第一焊脚，第二焊脚为不锈钢片，温度感知片为镍合金。
40.所述基板使用fr4材料压合而成，具有阻燃性，可耐250
°
高温，长度为 50mm～60mm，宽度为30mm～40mm，厚度1mm～2mm；使用寿命长达10年。
41.第一焊脚通过第一通孔与天线第二直臂202焊接成一体，第二焊脚通过第二通孔与天线第三支臂焊接成一体。所述第一通孔和所述第二通孔，孔内覆铜，长度为5mm～10mm，宽度为1mm～2mm，厚度为1mm～2mm。所述第一通孔与所述第二通孔间距10mm～20mm；所述第一过孔为直径2mm～4mm，厚度为 1mm～2mm的圆，孔内不覆铜。
42.本实施中天线为偶极子型天线，在芯片两侧，分部不等长的两根支臂作为天线辐射阵子。天线为超高频微带天线，用蚀刻铜的形式覆于所述基板上面，厚度为0.035mm。包含第一支臂，第二支臂，第三支臂和天线辐射面。其中第一支臂单独作为左臂辐射阵子。第二支臂，复位模块，第三支臂，辐射面共同作为右臂辐射阵子。天线辐射阵子的长短直接影响天线的性能。
43.所述第一支臂由2个矩形相连构成，大矩形长度为10mm～20mm，宽度为 5mm～15mm，小矩形长度为5mm～15mm，宽度为1mm～5mm，小矩形的短边与大矩形的长边相连，距离大矩形底部2mm～7mm处。
44.所述温控复位模块，由复位杆、第一金属弹片、第一金属焊脚、第二金属弹片，第二金属焊脚组成。所述温控复位模块高度为10mm～20mm，直径为 10mm～20mm。
45.所述复位杆采用pp聚酯，pc塑料，abs等塑料制成。直径为2mm～8mm，高度为5mm～15mm的圆柱，所述复位按钮通过所述第三通孔，顶到所述第二金属弹片底部上。
46.所述第二金属弹片长度为5mm～15mm，宽度为1mm～5mm，厚度为0.2mm；所述第二金属弹片与所述第二金属焊脚通过一个直径为1mm～5mm，高度为 3mm～8mm的金属棒相连。
47.所述第二金属焊脚形似一个“l”形状，短边长为1mm～5mm，宽度为2mm～6mm，厚度为0.6mm；长边长为5mm～10mm，宽度为5mm～10mm，厚度为 0.6mm。所述第二金属焊脚与所述第二通孔以sma的方式焊接在一起。
48.所述第一金属弹片长度为5mm～15mm，宽度为2mm～8mm，厚度为 0.2mm；所述第一金属弹片与所述第一金属焊脚通过一个直径为1mm～5mm，高度为5mm～10mm的金属棒相连。
49.所述第一金属焊脚形似一个“l”形状，短边长为3mm～8mm，宽度为5mm～ 10mm，厚度为0.6mm；长边长为5mm～10mm，宽度为5mm～10mm，厚度为 0.6mm。所述第一金属焊脚与所述第一通孔以sma的方式焊接在一起。
50.所述第一金属弹片与所述第二金属弹片在复位后是相接触的，在复位前是分离的。
51.天线和温度复位模块作为辐射阵子的一部分，参与了信号辐射。当温度复位模块
反馈“正常”信号时，右臂辐射阵子电长度满足900m的谐振长度要求，天线处于最佳状态。此时装置对识别设备的感应距离达到最远，达5m以上。当温度复位模块反馈“超限”信号时，右臂辐射阵子电长度急剧变短，满足不了900m谐振长度需要。此时装置对识别设备的感应距离变近，只有5cm左右。
52.本发明提不借助电源，从查询设备发出的无线电波中获取能量，将该能量转化为标签芯片运行的能量，将芯片内存储的信息反向传送给查询设备。
53.所述铌钛合金记忆金属采用特殊化铌钛合金材质，为直径10mm～20mm，厚度为0.1mm的圆片，容易受到温度影响时会发生形变。
54.所述复位棒采用pp聚酯材料，直径1mm～5mm，高度为4mm～10mm。
55.当温度超出阈值时，导致所述铌钛合金记忆金属圆片下凹1mm～5mm，使所述复位棒下移1mm～5mm，所述复位棒会顶开所述第二金属弹片顶部，最终导致所述第二金属弹片与所述第一金属弹片分离，使所述超高频微带天线性能变差，可以作出示警行为。
56.当需要复位时，按下所述复位按钮，所述复位按钮会发生位移，顶开所述第二金属弹片底部，最终导致所述第二金属弹片与所述第一金属弹片接触，使所述超高频微带天线性能恢复正常。
57.所述铌钛合金记忆金属、所述第一金属弹片和所述第二金属弹片三者的存在相当于一个温度开关，在无源的情况下，所述复位棒和所述复位按钮可以起到开关复位的作用。