一种基于温差电效应的智能温控棒的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于温差电效应的智能温控棒，包括温差发电模块和外壳，温差发电模块用于吸收热能转换成电能通过与之连接的稳压模块给电源充电，USB模块通过稳压模块给电源充电，电源分别给单片机和PWM电压模块供电，单片机分别与温度传感器和按键相连，单片机用于判断温差发电模块的工作模式是制热还是制冷并输出控制信号给PWM电压模块，PWM电压模块输出PWM波并输入给与之相连的温差发电模块和电热丝，使电热丝进行加热。本实用新型低碳环保，可有效减少能源浪费；成本低、不影响饮品口感、温控性能强、携带方便、能够有效弥补现有饮品温度控制方法的不足之处。
【专利说明】
一种基于温差电效应的智能温控棒
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种温控棒，尤其涉及一种基于温差电效应的智能温控棒。
【背景技术】
[0002]生活中当饮品温度不适宜饮用时多采取微波炉加热、兑热水等加热方法，或饮品温度较高想冷却时多采取自然冷却、兑冷水或放入冰箱等冷却方法。但是上述方法存在以下问题:1)家电设备体积过大，不便于户外携带;2)家电设备耗电量过大，不利于环保;3)兑冷(热)水会影响饮品口感;4)无法准确控制饮品温度，为饮用带来不便。
[0003]目前市场上存在的饮品加热装置主要有加热型茶杯垫、热得快等，前者存在以下问题:I)采用通过杯垫对茶杯底部热传递的办法，对茶杯材料有一定要求，不适用于所有类型的茶杯;2)影响茶杯使用寿命;3)杯垫温度过高易造成意外;4)加热后茶杯杯体过热不利于手拿杯体饮用;而后者主要存在以下问题:I)需要插座供电不方便室外使用;2)金属管体需完全浸没入水中，不适用于少量液体加热；3)功率过大，无人情况下易造成水烧干情况引发事故。
[0004]温差电效应是利用两种连接起来的导电体或者半导体，通过温度差将热能转换成电能或通过电压差将电能转化成热能的一种技术。将P型和N型结合的半导体元件组成的器件构成回路，器件的一侧维持在低温状态，另一侧维持在高温状态。热能从高温侧流入器件内，通过器件将热能从低温侧排出时，流入器件的一部分热能不放热，并在器件内变成电能，就会在回路中形成直流电动势和直流电流;而在器件电极两端输入正向电压，器件两侧将会形成温度差。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型基于上述温差电效应提供一种智能温控棒，具有加热和冷却两种功能，智能控温，方便携带。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]—种基于温差电效应的智能温控棒，包括温差发电模块和外壳，温差发电模块用于吸收热能转换成电能通过与之连接的稳压模块给电源充电；USB模块用于外接USB线连接外部电源并通过稳压模块给电源充电；电源分别给单片机和PWM电压模块供电；单片机分别与温度传感器和按键相连，温度传感器将检测到的温度信息传送给单片机，按键用于输入需要的温度，单片机将输入温度与温度传感器检测到的温度进行对比用于判断温差发电模块的工作模式是制热还是制冷;单片机输出控制信号给PWM电压模块，PWM电压模块输出PWM波并输入给与之相连的温差发电模块和电热丝，使电热丝进行加热。
[0008]对上述方案进一步优化:
[0009]所述单片机还连接显示器，用于显示温度和电源的电量。
[0010]所述温差发电模块包括圆柱形金属外壳和先两两串联再并联的四块温差发电片。
[0011]所述电热丝为低压发热电热丝。
[0012]所述电热丝置于外壳内靠近底部一端，温差发电模块和温度传感器置于外壳内的中部，PffM电压模块、电源、稳压模块和单片机置于外壳内的靠近头部一端，在外壳内温差发电模块的两侧用隔热体将温差发电模块与其他元件隔开。
[0013]所述外壳内填充导热体。
[0014]所述温度传感器为三个，并联后与单片机的同一个1接口连接，外壳从头部至底部划分为A、B、C、D和E五段区域，温差发电模块和其中一个温度传感器置于C段，另外两个温度传感器分别置于B段和D段，电热丝置于E段，PffM电压模块、电源、稳压模块和单片机置于A段，外壳内部各段之间用隔热体间隔开来，并用导热体对各段空间进行填充。
[0015]所述外壳A段为聚丙烯塑料材质，B段至E段为不锈钢材质。
[0016]所述显示器和按键置于外壳上部的一侧面上。
[0017]所述USB模块对外连接设有USB接口，USB接口设于外壳顶端。
[0018]本实用新型通过温差电效应有效回收热能，并转化成电能，用以电源充电。在温度过高时，吸收多余的热量转换成电能储存;在温度过低时将储存的电能转换成热能输出。本实用新型低碳环保，可有效减少能源浪费；成本低、不影响饮品口感、温控性能强、携带方便、能够有效弥补现有饮品温度控制方法的不足之处。
[0019]以下通过附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步阐述。
[0020]【附图说明】:
[0021 ]图1为本实用新型实施例外观结构透视图；
[0022]图2为本实用新型实施例结构原理框图；
[0023]图3为本发明温差发电模块的原理图；
[0024]图4为本发明温度传感器多点组网的电路图。
[0025]标号说明:
[0026]导热体I，隔热体2，电热丝3电压模块4，温差发电模块5，电源6，稳压模块7，USB模块8，单片机9，温度传感器1，显示器11，按键12，外壳13，USB接口 14。
[0027]【具体实施方式】:
[0028]结合图1至图4，对本实用新型技术方案进行详细说明:
[0029]本实用新型提供的一种基于温差电效应的智能温控棒，包括温差发电模块5和外壳13，温差发电模块5用于吸收热能转换成电能通过与之连接的稳压模块7给电源6充电；USB模块8用于外接USB线连接外部电源并通过稳压模块7给电源6充电；电源6分别给单片机9和PWM电压模块4供电；单片机9分别与温度传感器10和按键12相连，温度传感器10将检测到的温度信息传送给单片机9，按键12用于输入需要的温度，单片机9将输入温度与温度传感器10检测到的温度进行对比用于判断温差发电模块5的工作模式是制热还是制冷;单片机9输出控制信号给PWM电压模块4，PffM电压模块4输出PffM波并输入给与之相连的温差发电模块5和电热丝3，使电热丝3进行加热。
[0030]上述方案中的单片机9还连接显示器11，用于显示温度和电源的电量，电热丝3为低压发热电热丝。
[0031]温度传感器10采用多点组网由三个温度传感器单元并联组成，并联后与单片机9的同一个1接口连接。外壳13从头部至底部划分为A、B、C、D和E五段区域，温差发电模块5和其中一个温度传感器10置于C段，另外两个温度传感器10分别置于B段和D段，电热丝3置于E段，PWM电压模块4、电源6、稳压模块7和单片机9置于A段，外壳13内部各段之间用隔热体2间隔开来，用于保障各元器件正常工作，互不干扰;并用导热体I对各段空间进行填充，用于保障与外部液体的内能传递。外壳13的A段为聚丙烯塑料材质，B段至E段为不锈钢材质，显示器11和按键12置于外壳13的A段的侧面上，USB模块8对外连接设有USB接口 14，USB接口 14设于外壳13的A段的顶端。
[0032]温差发电模块5主要由四块温差发电片和合金外壳组成，其中四块温差发电片两两串联后并联形成，外侧套上圆柱形合金外壳。温差发电模块5外侧为热端，通过导热体I与外壳13的C段形成热的良导体，同时内侧经过散热处理，从四块温差发电片引出的正负极连接稳压模块7，对输出电压作稳压处理，使其发电模式下对电源6进行充电。
[0033]当需要对茶杯中的饮品温度进行调节时，将本实用新型的智能温控棒加热区域(E段)朝下置于杯中，通过按键12手动输入所需的期望温度，利用温度传感器10多点并联组网，实时反馈外壳13的B段、D段外侧液体温度和温差发电模块5内部温度、和至单片机9，为外壳13的D段外侧液体初始温度，显示器11显示、及电源6的剩余电量。单片机9实时比较和的变化幅度，当(t为时间系数)，则单片机9判定此时杯中的液面低于外壳13的B段和C段的交界线，温差发电模块5不能工作于制热模式以免烧坏;若，则单片机9判定此时杯中的液面高于外壳13的B段和C段的交界线，无安全隐患，温差发电模块5可以工作于制热模式;若(T为阈值温度)，则单片机9判定液面过低，断开温差发电模块5和电热丝3。
[0034]单片机9比较、大小，当<时，单片机9判定温差发电模块5处于制冷模式，单片机9控制温差发电模块5处于发电模式并断开电热丝3，温差发电模块5将吸收液体中的热能转换成电能并通过稳压模块7将电压调整到合适电压，用以给电源6充电；当>时，单片机9判定温差发电模块5处于制热模式，通过PID控制并联处理后，单片机9控制PWM电压模块4输出PWM波，温差发电模块5和电热丝3开始制热产生热量，通过热传递加热杯中的液体，在最短时间内利用最少的能量使液体温度达到稳态，即期望温度，此时供热和散热相平衡。
[0035]当本实用新型智能温控棒使用完后，从杯中取出，自然冷却后用清水冲洗干净即可；当电源6的电能用完后，可通过USB接口 14连接USB数据线对电源6进行充电。
[0036]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:包括温差发电模块和外壳，温差发电模块用于吸收热能转换成电能通过与之连接的稳压模块给电源充电;USB模块用于外接USB线连接外部电源并通过稳压模块给电源充电；电源分别给单片机和PWM电压模块供电；单片机分别与温度传感器和按键相连，温度传感器将检测到的温度信息传送给单片机，按键用于输入需要的温度，单片机将输入温度与温度传感器检测到的温度进行对比用于判断温差发电模块的工作模式是制热还是制冷;单片机输出控制信号给PWM电压模块，PWM电压模块输出PWM波并输入给与之相连的温差发电模块和电热丝，使电热丝进行加热。2.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述单片机还连接显示器，用于显示温度和电源的电量。3.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述温差发电模块包括圆柱形金属外壳和先两两串联再并联的四块温差发电片。4.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述电热丝为低压发热电热丝。5.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述电热丝置于外壳内靠近底部一端，温差发电模块和温度传感器置于外壳内的中部，PWM电压模块、电源、稳压模块和单片机置于外壳内的靠近头部一端，在外壳内温差发电模块的两侧用隔热体将温差发电模块与其他元件隔开。6.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述外壳内填充导热体。7.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述温度传感器为三个，并联后与单片机的同一个1接口连接，外壳从头部至底部划分为A、B、C、D和E五段区域，温差发电模块和其中一个温度传感器置于C段，另外两个温度传感器分别置于B段和D段，电热丝置于E段，PffM电压模块、电源、稳压模块和单片机置于A段，外壳内部各段之间用隔热体间隔开来，并用导热体对各段空间进行填充。8.根据权利要求7所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述外壳A段为聚丙烯塑料材质，B段至E段为不锈钢材质。9.根据权利要求2所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述显示器和按键置于外壳上部的一侧面上。10.根据权利要求1所述的一种基于温差电效应的智能温控棒，其特征在于:所述USB模块对外连接设有USB接口，USB接口设于外壳顶端。
【文档编号】G05D23/32GK205485685SQ201620097122
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】洪淼, 洪榛
【申请人】浙江理工大学