基于半导体制冷片的温控制冷鞋的制作方法

本实用新型涉及生活用品技术领域，特别是涉及一种基于半导体制冷片的温控制冷鞋。

背景技术：

“千里之行，始于足下”，这句名句沿用至今，不言而喻的是现代人要走路，就要穿鞋。有关鞋的历史源远流长，而随着当今社会的不断发展，市场上不断出现各式各样、功能不同的鞋。鞋可以保护人体的脚部免受磨损，而且又能搭配服饰满足人们的爱美之心。但是，在炎炎夏日或者高温工作环境中，鞋就会使人出现不舒适感。虽然人们在夏季有凉鞋可以穿，但是这些凉鞋不能减小夏日地面热气对脚的侵扰。另外在高温工作环境，尤其带有一定危险性质的高温工作环境中，工作人员需要穿规定的劳保鞋，在工作过程中，鞋体内部空气不流通，温度过高，给工作人员带来不舒服的感觉。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于半导体制冷片的温控制冷鞋，解决高温环境中工作人员穿的劳保鞋内部温度高的问题，具有自动控制鞋子内部温度的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：基于半导体制冷片的温控制冷鞋，其特征在于：包括鞋体和温控制冷系统；

温控制冷系统包括发电单元、能量转换单元、储能单元、温度监测单元、制冷单元和控制单元，发电单元和能量转换单元连接，能量转换单元和储能单元连接，储能单元和控制单元连接，制冷单元和控制单元连接，温度监测单元和控制单元连接；

发电单元、能量转换单元、储能单元和控制单元位于鞋体中鞋底的脚跟处，制冷单元分布于鞋体中鞋底的脚心和前脚掌处，温度监测单元位于鞋体的鞋面内侧。

优选地，发电单元选用压电式发电机，压电式发电机包括金属基板、上层压电片、下层压电片、振子和电极；金属基板位于上层压电片和下层压电片中间，上层压电片和下层压电片相互平行，振子安装在金属基板一端，电极在金属基板另一端的上层压电片和下层压电片的端部引出。

优选地，储能单元为锂离子聚合物电池。

优选地，能量转换单元包括整流滤波电路和稳压滤波电路。

优选地，温度监测单元选用数字集成温度传感器DS18B20。

优选地，制冷单元选用为半导体制冷片。

优选地，控制单元选用为单片机。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过设计基于半导体制冷片的温控制冷鞋，温度监测单元实时监测鞋体内部温度，当鞋体内部温度过高，超过预先设定的温度值时，控制单元会发出指令使制冷单元进行工作，从而降低鞋体内部温度，当鞋体内部温度降低至设定值时，控制单元发出指令使制冷单元停止工作，通过此种方式可以保证鞋体内部温度始终处于一个舒服的温度范围内。

附图说明

图1是本实用新型整体结构的俯视图。

图2是本实用新型整体结构的侧视图。

图3是压电式发电机结构示意图。

图4是能量转换单元的电路原理图。

图中：1、发电单元；2、能量转换单元；3、储能单元；4、控制单元；5、制冷单元；6、温度监测单元；7、鞋体；101、上层压电片；102、金属基板；103、下层压电片；104、振子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，分别为本实用新型整体结构的俯视图和侧视图，包括鞋体7和温控制冷系统；

温控制冷系统包括发电单元1、能量转换单元2、储能单元3、温度监测单元6、制冷单元5和控制单元4，发电单元1和能量转换单元2连接，能量转换单元2和储能单元3连接，储能单元3和控制单元4连接，制冷单元5和控制单元4连接，温度监测单元6和控制单元4连接。

发电单元1、能量转换单元2、储能单元3和控制单元4位于鞋体7中鞋底的脚跟处，制冷单元5分布于鞋体7中鞋底的脚心和前脚掌处，温度监测单元6位于鞋体7的鞋面内侧。

工作时，温度监测单元6实时监测鞋体7内部的温度，当鞋体7内部温度高于预先的设定值时，控制单元4发出指令，制冷单元5开始制冷，当鞋体7内部温度降低至预先设定的温度时，控制单元4发出指令，制冷单元5停止制冷动作，通过此种方式可以保证鞋体7内温度在一个预先设定的温度范围内，保证鞋体7内部为舒适温度。

温度监测单元6选用数字集成温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高、转换速率高的特点，可以实现对鞋体7内部温度进行精准的实时监测。

控制单元4选用为单片机，单片机具有软硬结合、体积小、控制功能强、功耗低、环境适应力强、使用方便的特点，使用单片机作为控制端既能减小能量消耗，又能保证系统的稳定性。

制冷单元5选用为半导体制冷片，半导体制冷是靠空穴和电子在运动中直接传递热量来实现的，半导体制冷器的尺寸小，可以制成体积不到1cm小的制冷器；重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克；无机械传动部分，没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件，无需制冷剂，无噪声，无污染，可靠性高，寿命长，重量、尺寸较小，便于安装；使用直流供电；冷却速度和冷却温度可以通过改变工作电流和工作电压的大小任意调节，启动快，控制灵活，可实现高精度的温度控制；半导体制冷器热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷器就能达到最大温差；制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正常地工作；通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率；作用速度快，使用寿命长。

如图3所示，为压电式发电机结构示意图，包括金属基板102、上层压电片101、下层压电片103、振子104和电极；金属基板102位于上层压电片101和下层压电片103中间，上层压电片101和下层压电片103相互平行，振子104安装在金属基板102一端，电极在金属基板102另一端的上层压电片101和下层压电片103的端部引出。

压电式发电机是利用压电材料的正压电效应而制成的。正压电效应就是压电材料在沿某一方向受到外力作用产生变形时，其材料内部会产生极化现象，在其两个表面会产生正负电荷，从而在材料内部产生电位差。压电材料是一种节能型环保材料，绿色安全，不会产生有毒有害的残留物质，符合可持续发展要求。压电发电是依靠外界振动使压电材料发生变形而发电，是一种绿色环保的新能源发电技术，其可利用的振动源无处不在且应用不受场地限制。同时，压电发电装置结构简单，易于实现，成本低。

本设计中发电单元1选用为压电式发电机并安装在鞋体7底部的脚跟处，穿着人员在平时走路运动过程中压电式发电机会时刻工作产生电源，从而为整体系统装置提供电源。

如图4所示，为能量转换单元2的电路原理图，包括整流滤波电路和稳压滤波电路。流滤波电路包括桥式整流电路Q1、电解电容C1、电容C2，桥式整流电路Q1对发电机组2产生的电动势进行整流，且经电解电容C1、电容C2滤波；稳压滤波电路包括三端稳压器IC1、电解电容C3、电容C4，三端稳压器IC1进行稳压后，由电解电容C3、电容C4两端进行再次滤波。

能量转换单元2将发电单元1产生的电量进行滤波整流，最终成为平稳干净的电源，为整体系统供电或者输送至储能单元3进行储存。

储能单元3为锂离子聚合物电池，锂离子聚合物电池具有漏电率低，无记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，寿命长，单位能量密度高，而且无污染，的特点，应用于本设计中能够增强整体制冷系统的稳定性和安全性。

采用上述技术方案后，在原有的鞋体7上增加温控制冷系统，温度监测单元6实时监测鞋体7内部温度，当鞋体7内部温度高于预先设定的温度值时，控制单元4发出指令，制冷单元5开始工作进行制冷降低鞋体7内部的温度，当鞋体7内部温度降低到预先设定的温度值时，控制单元4发出指令，制冷单元5停止制冷动作，以此方式实现对鞋体7内部温度的实时监测和控制，保证鞋体7内部温度始终保持在一个对于人体舒适的温度范围之内；除此之外，本设计中的发电单元1使用压电式发电机，在穿着人员行走运动过程中进行发电，实现自行供电，无需外部电源，增强了系统的耐用性和延续性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。