CN104536481B - 自适应冷热温度控制电路、***以及特种服装 - Google Patents
自适应冷热温度控制电路、***以及特种服装 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自适应冷热温度控制电路、***以及特种服装，通过光感应单元感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，通过热感应单元感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，信号比较放大单元根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元，冷热控制单元根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热。将所述电路应用于服装领域，能够实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷，适用于特种行业的应用。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种自适应冷热温度控制电路、***以及特种服装。
背景技术
近年来，在人们对健康意识的提高和市场需求的刺激下，各种保健产品应运而生。温度控制服装属于特种服装，也为保健衣服，旨在特殊环境下的工作者提供辅助，但是现有的保健衣服存在如下缺点：温度控制效果不是很好，对于冷环境和热环境不能很好的适应，有的服装只能在冷环境穿，有的服装只能在热环境穿。没有现成的自适应冷热温度控制电路及其***能够实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷。
发明内容
本发明的主要目的在于设计一种自适应冷热温度控制电路、***以及特种服装，旨在通过所述电路及其***实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷。
为实现上述目的，本发明提供一种自适应冷热温度控制电路，所述自适应冷热温度控制电路包括：光感应单元、热感应单元、冷热控制单元、信号比较放大单元、第一供电单元和第二供电单元，
所述第一供电单元的输出端与所述信号比较放大单元的供电端电连接，用于为所述信号比较放大单元供电；
所述第二供电单元的输出端与所述冷热控制单元的第二端电连接，用于为所述冷热控制单元供电；
所述光感应单元与所述信号比较放大单元的第一输入端电连接，所述光感应单元用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元；
所述热感应单元与所述信号比较放大单元的第二输入端电连接，所述热感应单元用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元；
所述信号比较放大单元，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元；
所述冷热控制单元的第一端与所述信号比较放大单元的输出端电连接，用于根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热。
优选地，所述第二供电单元的输出电压为所述第一供电单元的输出电压的1/2。
优选地，所述光感应单元的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的导线；
所述热感应单元的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线；
所述冷热控制单元包括冷端和热端，所述冷端和热端的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种自适应冷热温度控制电路***，
所述自适应冷热温度控制电路***包括由N×M个上述自适应冷热温度控制电路组成的N行M列的电路网络，每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接在一起。
进一步地，所述自适应冷热温度控制电路***还包括触发器模块，所述触发器模块包括M个触发器，
其中，每一个触发器的输出端与所述电路网络中对应列的自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接；
所述触发器模块中第x(x＜M)个触发器的输出端与第x+1个触发器的输入端电连接，第M个触发器的输出端与第1个触发器的输入端电连接；
所述触发器模块用于控制每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元为其对应列的所述冷热控制单元循环供电。
优选地，所述电路网络每一行中所有所述自适应冷热温度控制电路的信号比较放大单元设置为同一个信号比较放大单元。
进一步地，所述电路网络还包括电源控制模块，所述电源控制模块包括M个半导体开关管，每一个半导体开关管的控制端与对应列的触发器的输出端电连接，同时设置于所述冷热控制单元的第二端与所述第二供电单元的输出端之间，用于根据所述触发器的输出电平控制对所述冷热控制单元供电。
进一步地，所述电路网络还包括时钟发生模块，所述时钟发生模块的输出端与所述触发器模块中每个触发器的控制端电连接，为所述触发器模块提供控制脉冲。
优选地，所述时钟发生模块的输出端输出的脉冲频率为10kHz～32kHz。
更进一步地，本发明还提供了一种采用上述自适应冷热温度控制电路***的特种服装，所述特种服装包括非导电纤维，所述自适应冷热温度控制电路***通过所述非导电纤维连接为织物结构。
本发明实施例提供的自适应冷热温度控制电路及其***，通过光感应单元感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，通过热感应单元感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，信号比较放大单元根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元，冷热控制单元根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热，将所述电路应用于服装领域，能够实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷，适用于特种行业的应用。
附图说明
图1为本发明实施例自适应冷热温度控制电路结构框图；
图2为本发明优选实施例自适应冷热温度控制电路示意图；
图3为本发明优选实施例自适应冷热温度控制电路***示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种自适应冷热温度控制电路。
请参考图1，图1所示为本发明实施例自适应冷热温度控制电路结构框图。
所述自适应冷热温度控制电路包括：光感应单元10、热感应单元20、冷热控制单元30、信号比较放大单元40、第一供电单元50和第二供电单元60，
所述第一供电单元50的输出端与所述信号比较放大单元40的供电端电连接，用于为所述信号比较放大单元40供电；
所述第二供电单元60的输出端与所述冷热控制单元30的第二端电连接，用于为所述冷热控制单元30供电；
所述光感应单元10与所述信号比较放大单元40的第一输入端电连接，所述光感应单元10用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元40；在具体设计时，所述光感应单元10可以为既可以感应光信号，又可以感应温度大小的传感器，即可以根据外部阳光强度和外界温度共同反应外部环境温度。
所述热感应单元20与所述信号比较放大单元40的第二输入端电连接，所述热感应单元20用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元40；在具体设计时，所述热感应单元10可以为热敏传感器或温度传感器。热感应单元10采集到的人体温度实际是人体直接接触到的环境的温度。
所述信号比较放大单元40，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元30；
所述冷热控制单元30的第一端与所述信号比较放大单元40的输出端电连接，用于根据所述控制信号改变所述冷热控制单元30的电流方向，从而进行制冷和/或加热。
如图2所示为本发明优选实施例自适应冷热温度控制电路示意图。
在图2中，所述自适应冷热温度控制电路包括：光感应单元10、热感应单元20、冷热控制单元30、信号比较放大单元40、第一供电单元输出端51和第二供电单元输出端61。所述光感应单元10设计为光电温度传感器3，用于采集环境温度，并可以将光照射的强度与环境温度一起转化为整体环境温度，热感应单元20，为热敏传感器或者温度传感器5，其可以采集温度，并将其转化为电信号；冷热控制单元30为现有技术中的帕尔贴(Peltier)4，帕尔贴的效应为当电流通过热电偶时，其中一个结点(冷端)散发热而另一个结点(热端)吸收热，当通过热电偶的电流发生改变时，其中一个结点(冷端)吸收热而另一个结点(热端)散发热。信号比较放大单元40，包括信号比较部分1和信号放大部分2，用于对采集到的光感应单元10和热感应单元20转换后的电信号进行比较放大。以第二供电单元输出端61电压为基准电压，当所述信号比较放大单元40的输出电压大于第二供电单元输出端61电压时，通过冷热控制单元30中热电偶的电流为正方向，所述冷热控制单元30的冷端散发热而热端吸收热；当所述信号比较放大单元40的输出电压小于第二供电单元输出端61电压时，通过冷热控制单元30中热电偶的电流为反方向，所述冷热控制单元30的冷端吸收热而热端散发热。从而使整个电路可以根据光感应单元10和热感应单元20采集到的温度大小的不同，自适应加热和制冷。
本发明实施例提供的自适应冷热温度控制电路，通过光感应单元感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，通过热感应单元感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，信号比较放大单元根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元，冷热控制单元根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热，将所述电路应用于服装领域，能够实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷，适用于特种行业的应用。
作为优选的实施例，上述第二供电单元的输出电压为所述第一供电单元的输出电压的1/2，即所述冷热控制单元30的供电电压为所述信号比较放大单元40供电电源的1/2，则当所述信号比较放大单元40的输出电压以所述冷热控制单元30的供电电压为基准来改变流过所述冷热控制单元30电流的方向，从而达到自动加热和制冷的效果。
作为优选的实施例，所述光感应单元10的材料可以设计为从内到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的导线；Cu2O具有半导体特性，而在铜原子与空气中氧分子结合的过程中(铜氧化过程中)形成PN结，最外层(感光表面)覆盖透明的SnO2，SnO2既具有导电性，又具有透明特性，可以让光通过SnO2层接触到Cu2O，又可以利用其导电性传输光线强弱的电信号。
所述热感应单元20的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线；Cu2O制形成的PN结，随电流变化能够感应热源温度。
所述冷热控制单元30包括冷端和热端，所述冷端和热端的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线。冷热控制单元包括冷端和热端，冷端和热端之间设置绝缘层。优选地，所述冷端和热端之间的绝缘层厚度为s，所述冷端和热端穿过绝缘层并通过长度为S的柔性导线电连接，其中设置S>3×s，加热或制冷过程中，能量会随柔性导线传播，将柔性导线设置于绝缘层之间并且长度远远大于绝缘层的厚度，使得能量保留在绝缘层中，不影响冷端和热端的制冷和加热效果。
为实现上述目的，本发明还提供了一种自适应冷热温度控制电路***，所述自适应冷热温度控制电路***包括由N×M(N，M为自然数)个上述自适应冷热温度控制电路组成的N行M列的电路网络，每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接在一起。由第二供电单元统一为所述每一列的所述自适应冷热温度控制电路的冷热控制单元供电。
请参考图3，图3为本发明优选实施例自适应冷热温度控制电路***示意图。
结合图3所示，在上述总体方案的基础上，所述自适应冷热温度控制电路***还包括触发器模块，所述触发器模块包括M个触发器70，
其中，每一个触发器70的输出端与所述电路网络中对应列的自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接；
所述触发器模块中第x(x＜M，x为自然数)个触发器的输出端与第x+1个触发器的输入端电连接，第M个触发器的输出端与第1个触发器的输入端电连接；例如第1个触发器的输出端与第2个触发器的输入端电连接，第2个触发器的输出端与第3个触发器的输入端电连接，以此类推，最后一个触发器的输出端与第1个触发器的输入端电连接。
所述触发器模块用于控制每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元为其对应列的所述冷热控制单元循环供电。
在优选的情况下，所述电路网络每一行中所有所述自适应冷热温度控制电路的信号比较放大单元设置为同一个信号比较放大单元80。每一行的每个光感应单元均与所述同一个信号比较放大单元80的第一输入端电连接，每一行的每个热感应单元均与所述同一个信号比较放大单元80的第二输入端电连接，所述同一个信号比较放大单元80的输出端与每一行的每个冷热控制单元电连接。每一行只设置一个信号比较放大单元的目的是为了降低功耗，避免所述保健衣服因耗能过快而过度耗电。
作为优选的实施例，所述电路网络还包括电源控制模块，所述电源控制模块包括M个半导体开关管90，每一个半导体开关管90的控制端与对应列的触发器的输出端电连接，同时设置于所述冷热控制单元的第二端与所述第二供电单元的输出端之间，用于根据所述触发器的输出电平控制对所述冷热控制单元供电。具体地，所述半导体开关管90可选择用MOS(Metal OxideSemiconductor，金属氧化物半导体)管，所述MOS管的G极与触发器的输出端电连接，所述MOS管的S极与所述第二供电单元的输出端电连接，所述MOS管的D极与所述冷热控制单元电连接，半导体开关管90为所述冷热控制单元提驱动所需的电流。
优选的情况下，所述电路网络还包括时钟发生单元100，所述时钟发生单元100的输出端与所述触发器模块中每个触发器的控制端C电连接，为所述触发器模块提供控制脉冲。所述时钟单元100的输出端与所述网络每一列触发器的控制端电连接，用于为所述触发器提供控制脉冲。作为优选的实施例，所述时钟单元100的输出脉冲频率为10kHz～32kHz，在所述时钟单元100输出脉冲的控制下，所述每一列的触发器输出端依次循环输出高电平，为所述半导体开关管90的控制端提供控制信号，从而为所述每一列的所述冷热控制单元循环供电。采用循环供电能够降低保健衣服的功耗，方便使用者长期穿着。
本发明还提供了一种采用上述自适应冷热温度控制电路***的特种服装，所述特种服装包括非导电纤维和导电纤维，上述自适应冷热温度控制电路***为导电纤维，所述导电纤维通过所述非导电纤维连接为织物结构。所述非导电纤维为纺织材料，可为纯棉、涤纶等任何可以做衣服的纺织材料。所述导电纤维之间通过柔性导线电连接，现有技术中柔性导线的柔性已经接近于纺织物的柔性，采用柔性导线电连接，既可以进行电信号传输，又可以形成柔软的织物。
本发明实施例提供的自适应冷热温度控制电路，通过光感应单元感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，通过热感应单元感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元，信号比较放大单元根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元，冷热控制单元根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热，将所述电路应用于服装领域，能够实现服装对冷热环境的自适应加热和制冷，适用于特种行业的应用。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种自适应冷热温度控制电路，其特征在于，所述自适应冷热温度控制电路包括：光感应单元、热感应单元、冷热控制单元、信号比较放大单元、第一供电单元和第二供电单元，
所述第一供电单元的输出端与所述信号比较放大单元的供电端电连接，用于为所述信号比较放大单元供电；
所述第二供电单元的输出端与所述冷热控制单元的第二端电连接，用于为所述冷热控制单元供电；
所述光感应单元与所述信号比较放大单元的第一输入端电连接，所述光感应单元用于感应外部阳光强度，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元；
所述热感应单元与所述信号比较放大单元的第二输入端电连接，所述热感应单元用于感应人体温度大小，并将其转化为电信号传输至所述信号比较放大单元；
所述信号比较放大单元，用于根据所述外部阳光强度和所述人体温度大小输出控制信号至所述冷热控制单元；
所述冷热控制单元的第一端与所述信号比较放大单元的输出端电连接，用于根据所述控制信号改变所述冷热控制单元的电流方向，从而进行制冷和/或加热。
2.如权利要求1所述的自适应冷热温度控制电路，其特征在于，
所述光感应单元的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的导线；
所述热感应单元的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线；
所述冷热控制单元包括冷端和热端，所述冷端和热端的材料为从内到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的导线。
3.一种自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，
所述自适应冷热温度控制电路***包括由N×M个权利要求1或2所述的自适应冷热温度控制电路组成的N行M列的电路网络，每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接在一起。
4.如权利要求3所述的自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，所述自适应冷热温度控制电路***还包括触发器模块，所述触发器模块包括M个触发器，
其中，每一个触发器的输出端与所述电路网络中对应列的自适应冷热温度控制电路的第二供电单元的输出端电连接；
所述触发器模块中第x(x＜M)个触发器的输出端与第x+1个触发器的输入端电连接，第M个触发器的输出端与第1个触发器的输入端电连接；
所述触发器模块用于控制每一列所述自适应冷热温度控制电路的第二供电单元为其对应列的所述冷热控制单元循环供电。
5.如权利要求4所述的自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，
所述电路网络每一行中所有所述自适应冷热温度控制电路的信号比较放大单元设置为同一个信号比较放大单元。
6.如权利要求4所述的自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，
所述电路网络还包括电源控制模块，所述电源控制模块包括M个半导体开关管，每一个半导体开关管的控制端与对应列的触发器的输出端电连接，同时设置于所述冷热控制单元的第二端与所述第二供电单元的输出端之间，用于根据所述触发器的输出电平控制对所述冷热控制单元供电。
7.如权利要求4所述的自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，
所述电路网络还包括时钟发生模块，所述时钟发生模块的输出端与所述触发器模块中每个触发器的控制端电连接，为所述触发器模块提供控制脉冲。
8.如权利要求7所述的自适应冷热温度控制电路***，其特征在于，所述时钟发生模块的输出端输出的脉冲频率为10kHz～32kHz。
9.一种采用如权利要求3所述的自适应冷热温度控制电路***的特种服装，其特征在于，所述特种服装包括非导电纤维和导电纤维，所述自适应冷热温度控制电路***为导电纤维，所述导电纤维通过所述非导电纤维连接为织物结构。
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