CN105006053A - 基于形状记忆合金的温控开关及开关*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于形状记忆合金的温控开关,包括:第一固定组件、第二固定组件、温控组件及开关组件,其中,所述第二固定组件的一端固定在所述的第一固定组件上,所述第二固定组件的另一端与所述温控组件的一端相连,所述温控组件的另一端与所述开关组件连接,当所述温控组件在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及形状记忆合金的应用领域,具体而言,涉及一种基于形状记忆合金的温控开关及开关***。
背景技术
现有技术中,自动开关装置大多需要借助复杂的电路以及传感器等器件来实现自动解锁功能。上述自动开关装置不仅结构复杂而且因采用电路结构的性能不稳定,自动开关装置也会受到影响而降低自动开关装置的稳定性。如何提供一种结构简单,性能稳定的开关,对本领域技术人员而言是急需解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术中温控装置的上述不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单,性能稳定的开关。
与此相应,本发明另一个要解决的技术问题是提供采用上述开关的开关***。
就实现一种结构简单,性能稳定的开关而言,本发明提供一种基于形状记忆合金的温控开关,包括:第一固定组件、第二固定组件、温控组件及开关组件,其中,所述第二固定组件的一端固定在所述的第一固定组件上,所述第二固定组件的另一端与所述温控组件的一端相连,所述温控组件的另一端与所述开关组件连接,当所述温控组件在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。
进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关中还包括:开关固定组件,所述开关固定组件固定于所述的第一固定组件上,所述开关组件穿过所述开关固定组件。设置所述开关固定组件可以加强所述温控开关的结构强度。
进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关中所述第一固定组件、第二固定组件、开关固定组件及开关组件为刚性金属材料制成,所述温控组件为记忆合金制成,所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接连接在一起。在关键部分采用形状记忆合金并通过激光焊接技术与其它刚性金属部件连接,而不是整体结构均采用形状记忆合金,可以减低所述温控开关的生产成本。
进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关中所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接之前,还包括采用激光对所述第二固定组件、温控组件及开关组件部分位置加热形成焊接接头。焊接前对焊接连接位置进行加热形成焊接头可以去掉焊接位置处的油脂和氧化膜,使得焊接后支架具有良好的导电、导热性能。
进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关在所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接后放入热处理炉进行退火处理,退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。通过上述退火条件的处理,可以加强所述激光焊接后焊接的强度,以满足本发明对帐篷骨架的结构强度要求,同时还可以调节形状记忆合金焊件的相变温度,从而可以控制和利用其形变效应。
进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关中所述第二固定组件通过销钉或螺钉固定在所述第一固定组件上。
就提供采用上述温控开关的开关***而言,本发明提供一种采用上述温控开关的开关***,还包括:控制器和发热组件,所述发热组件设置于所述温控开关的第一固定组件上,所述控制器与所述发热组件连接用于控制所述发热组件进行发热,所述温控开关的温控组件受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。在使用过程中通过控制器控制发热组件发热,实现对温控组件温度的控制,从而实现对所述温控开关的解锁功能。
进一步地,上述开关***还包括:距离检测器,所述距离检测器靠近所述第一固定组件设置,所述发热组件设置于所述第一固定组件上,所述控制器分别与所述距离检测器和发热组件电性连接,所述距离检测器用于检测人体与所述第一固定组件间的距离,当两者间距离达到设定阈值时,所述距离检测器产生触发信号发送给所述控制器,所述控制器控制所述发热组件发热,所述温控组件受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。通过距离检测器检测人与所述开关***之间的距离,当两者间距离小于预设阈值时,所述温控***就会控制所述温控开关解锁,以实现对门禁的智能化控制。
进一步地,上述开关***中所述控制器为一密码输入装置,当所述密码输入正确时,所述控制器控制所述发热组件发热。将所述控制器设置为一密码器只有当密码输入正确时才会开启所述温控***的解锁功能,实现对特定权限人员的门禁权限管控。
进一步地,上述开关***还包括:移动终端,所述移动终端发送密码指令到所述控制器,当密码指令正确时,所述控制器控制所述发热组件发热。采用移动终端进行密码的输入可以使得密码验证过程变得方便、快捷。
相对现有技术而言,本发明提供一种基于形状记忆合金的温控开关,包括:第一固定组件、第二固定组件、温控组件及开关组件,其中,所述第二固定组件的一端固定在所述的第一固定组件上,所述第二固定组件的另一端与所述温控组件的一端相连,所述温控组件的另一端与所述开关组件连接,当所述温控组件在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。本发明通过利用金属记忆合金的特性,在外界温度超过金属记忆合金的相变温度时,所述金属记忆合金带动所述执行组件收缩从而实现温控开关的解锁功能。上述温控开关没有利用复杂的电路和传感器,温控开关结构简单,同时采用形状记忆合金制造温控开关具有很好的稳定性。从而,解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一具体实施例提供的基于形状记忆合金的温控开关的结构示意图;
图2是本发明第二具体实施例提供的开关***的一种结构示意图;
图3是本发明第二具体实施例提供的开关***的另一种结构示意图。
其中,附图标记汇总如下:
开关***100;温控开关200;第一固定组件210;温控组件220;开关组件230;第二固定组件240;开关固定组件250;控制器300;发热组件400;距离检测器500。
具体实施方式
如何提供一种结构简单,性能稳定的温控开关,对本领域技术人员而言是急需解决的技术问题。
有鉴于此,本发明提供一种基于形状记忆合金的温控开关,包括:第一固定组件、第二固定组件、温控组件及开关组件,其中,所述第二固定组件的一端固定在所述的第一固定组件上,所述第二固定组件的另一端与所述温控组件的一端相连,所述温控组件的另一端与所述开关组件连接,当所述温控组件在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。本发明通过利用金属记忆合金的特性,在外界温度超过金属记忆合金的相变温度时,所述金属记忆合金带动所述执行组件收缩从而实现温控开关的解锁功能。上述温控开关没有利用复杂的电路和传感器,温控开关结构简单,同时采用形状记忆合金制造温控开关具有很好的稳定性。从而,解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参照图1,本发明第一具体实施例提供的一种基于形状记忆合金的温控开关200,可以包括:第一固定组件210、第二固定组件240、温控组件220及开关组件230,其中,所述第二固定组件240的一端固定在所述的第一固定组件210上,所述第二固定组件240的另一端与所述温控组件220的一端相连,所述温控组件220的另一端与所述开关组件230连接,当所述温控组件220在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件220带动所述开关组件230回缩,所述温控开关200打开。
在本具体实施例中,第二固定组件240经由温控组件220与开关组件230连接,具体地,第二固定组件240、温控组件220及开关组件230均为长条状,温控开关200中所述第二固定组件240通过销钉或螺钉固定在所述第一固定组件210上,所述第二固定组件240的另一端与所述温控组件220的一端相连,所述温控组件220的另一端与所述开关组件230连接。其中所述第一固定组件210可以固定于门、窗、橱柜等物体上,当所述温控组件220在外界条件下受热时并在所述温控组件220达到相变温度后,所述温控组件220可以收缩成拱桥形或者褶皱形。所述温控组件220的带动所述开关组件230回缩,从而实现温控开关200的解锁功能。
上述组成结构的温控开关200因没有采用复杂的电路和传感器,其相对于现有技术中的自动开关装置结构简单。同时,采用形状记忆合金制造温控开关200具有很好的稳定性。从而,解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
在本发明提供的第一具体实施例中,进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关200中还可以包括:开关固定组件,所述开关固定组件固定于所述的第一固定组件210上,所述开关组件230穿过所述开关固定组件250。
在所述温控开关200中设置开关固定组件250,在使用时,使所述开关组件230穿过所述开关固定组件250,可以加强所述温控开关200的结构强度。
在本发明提供第一具体实施例中,进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关200中所述第一固定组件210、第二固定组件240、开关固定组件250及开关组件230为刚性金属材料制成,所述温控组件220为记忆合金制成,所述第二固定组件240、温控组件220及开关组件230通过激光焊接连接在一起。
在本具体实施例中,采用Nd:YAG(钇铝石榴石晶体)激光器进行激光焊接,焊接过程如下:Nd:YAG激光器(峰值功率400W)先将形状记忆合金与刚性金属待焊接部分的位置进行加热形成焊接接头,具体地,将刚性金属与形状记忆合金待焊端用砂纸进行打磨,用丙酮除去刚性金属与形状记忆合金表面的油脂,用氢氟酸与硝酸的混合溶液去除刚性金属与形状记忆合金表面的氧化膜,清水洗净吹干。经过上述处理后将刚性金属与形状记忆合金放在夹具上进行激光焊接。焊缝上面与下面通入氩气作为保护气。采用的激光焊接参数参见表1。
表1激光焊接参数
在关键部分采用形状记忆合金并通过激光焊接技术与其它刚性金属部件连接,而不是整体结构均采用形状记忆合金,可以减低所述温控装置200的生产成本。
在本发明提供的第一具体实施例中,进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关200在通过激光焊接之前,还包括采用激光对连接位置加热形成焊接接头。
焊接前对焊接连接位置进行加热形成焊接头可以去掉焊接位置处的油脂和氧化膜,使得焊接后支架具有良好的导电、导热性能。
在本发明提供的第一具体实施例中,进一步地,上述基于形状记忆合金的温控开关200在所述第二固定组件240、温控组件220及开关组件230通过激光焊接后放入热处理炉进行退火处理,退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。
在具体实施例中,将焊接后的焊件进行退火处理,可以提高焊缝处的拉伸强度。具体地,于本发明实施例中,选择退火温度400-500℃,退火时间约1小时,通过测试得到焊缝的拉伸强度为237MPa,能满足本发明所需强度。经差式扫描量热法(DSC)测试形状记忆合金焊件在室温和不同热处理温度下的相变转变温度如表2所示,可见通过焊接—热处理可以调节形状记忆合金焊件的相变温度,从而可以控制和利用其形变效应。
具体地,形状记忆合金的形变效应是指在奥氏体中,形状记忆合金,较硬,且为刚性。而在马氏体下,形状记忆合金较软且为柔性。在马氏体下形状记忆合金可因外力拉伸而变形,一旦被加热且超过相变温度,形状记忆合金就会转变为奥氏体状态,形状记忆合金收缩***,在本发明主要利用形状记忆合金从马氏体转变为奥氏体形状记忆合金会收缩的性能。
表2.不同状态下形状记忆合金焊件的相变转变温度(℃)
(Ms—马氏体转变开始温度;Mf—马氏体转变完成温度;As—奥氏体转变开始温度;Af—奥氏体转变完成温度)
通过上述退火条件的处理,可以加强所述激光焊接后焊接的强度,以满足本发明对温控开关200结构强度的要求。同时还可以调节形状记忆合金焊件的相变温度,从而可以控制和利用其形变效应。
参照图2,本发明第二具体实施例提供一种利用第一具体实施例中温控开关200的开关***100,还可以包括:控制器300和发热组件400,所述发热组件400设置于所述温控开关200的第一固定组件210上,所述控制器300与所述发热组件400连接用于控制所述发热组件400进行发热,所述温控开关200的温控组件220受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件220带动所述开关组件230回缩,所述温控开关200打开。
在本具体实施例中,控制器300与发热组件400可以通过有线或者无线的电连接方式连接在一起,发热组件400与第一固定组件210连接,当使用者对控制器300进行操作使控制器300发出控制信号,在控制信号的作用下发热组件400开始发热。因第一固定组件210为金属材质制成具有良好的导热性,发热组件400产生的热量经由第一固定组件210传递给所述温控组件220,实现对温控组件220温度的控制,从而实现对所述温控开关200的解锁功能。
在本发明提供的第二具体实施例中,进一步地,上述开关***100还可以包括:距离检测器500,所述距离检测器500靠近所述第一固定组件210设置,所述发热组件400设置于所述第一固定组件210上,所述控制器300分别与所述距离检测器500和发热组件400电性连接。所述距离检测器500用于检测人体与所述第一固定组件210间的距离,当两者间距离达到设定阈值时,所述距离检测器500产生触发信号发送给所述控制器300,所述控制器300控制所述发热组件400发热,所述温控组件220受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件220带动所述开关组件230回缩,所述温控开关200打开。
参照图3,在本具体实施例中,包含距离检测器500的开关***100应用于公共场合下的门禁权限管理,比如:商场的迎宾门。当顾客靠近商场迎宾门时,距离检测器500会检测到客户与迎宾门之间的距离,当上述距离小于设定的阈值(比如:2米)时,距离检测器500产生一个触发信号,并将该触发信号发送给控制器300,控制器300接收到触发信号后控制发热组件400发热,所述温控组件220受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件220带动所述开关组件230回缩,所述商场迎宾门打开,方便顾客进入商场购物。当顾客进入商场内后,控制器300控制发热组件400停止发热,温控组件220温度恢复到正常态,温控组件220伸长并将迎宾门上锁。
在本发明提供的第二具体实施例中,进一步地,上述开关***100中所述控制器300为一密码输入装置,当所述密码输入正确时,所述控制器300控制所述发热组件400发热。
在本具体实施例中,上述开关***100应用于特定权限人员的门禁权限管控,比如:个人居民住宅的入户门。当主人回家时,可以通过密码输入装置输入特定数字或字母的预设密码进行解锁。当密码输入正确时,控制器300控制发热组件400发热,所述温控组件220受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件220带动所述开关组件230回缩,所述入户门打开,方便主人进入房间。当密码输入错误时,开关***100不进行任何动作。于本发明的其它实施例中,所述开关***100还可以包括一摄像头,当密码输入装置多次接收到错误密码输入时,摄像头对输入时的场景进行拍摄并保存,为后续追责保留证据。
将所述控制器300设置为一密码输入装置只有当密码输入正确时才会开启所述温控***的解锁功能,实现对特定权限人员的门禁权限管控,保证用户的人身及财产安全。
在本发明提供的第二具体实施例中,进一步地,上述开关***100还可以包括:移动终端,所述移动终端发送密码指令到所述控制器300,当密码指令正确时,所述控制器300控制所述发热组件400发热。
采用移动终端进行密码的输入可以使得密码验证过程变得方便、快捷。
综上所述,采用本发明提供的基于形状记忆合金的温控开关,在没有利用复杂的电路和传感器的前提下实现温控开关的作用,温控开关整体结构简单,同时采用形状记忆合金制造温控开关具有很好的稳定性。从而,解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.一种基于形状记忆合金的温控开关,其特征在于,包括:第一固定组件、第二固定组件、温控组件及开关组件,其中,所述第二固定组件的一端固定在所述的第一固定组件上,所述第二固定组件的另一端与所述温控组件的一端相连,所述温控组件的另一端与所述开关组件连接,当所述温控组件在外界条件下受热时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。
2.如权利要求1所述的温控开关,其特征在于,还包括:开关固定组件,所述开关固定组件固定于所述的第一固定组件上,所述开关组件穿过所述开关固定组件。
3.如权利要求2所述的温控开关,其特征在于:所述第一固定组件、第二固定组件、开关固定组件及开关组件为刚性金属材料制成,所述温控组件为记忆合金制成,所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接连接在一起。
4.如权利要求3所述的温控开关,其特征在于:所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接之前,还包括采用激光对所述第二固定组件、温控组件及开关组件部分位置加热形成焊接接头。
5.如权利要求3所述的温控开关,其特征在于:所述第二固定组件、温控组件及开关组件通过激光焊接后放入热处理炉进行退火处理,退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。
6.如权利要求1所述的温控开关,其特征在于:所述第二固定组件通过销钉或螺钉固定在所述第一固定组件上。
7.一种利用权利要求1所述温控开关的开关***,其特征在于,还包括:控制器和发热组件,所述发热组件设置于所述温控开关的第一固定组件上,所述控制器与所述发热组件连接用于控制所述发热组件进行发热,所述温控开关的温控组件受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。
8.如权利要求7所述的开关***,其特征在于,还包括:距离检测器,所述距离检测器靠近所述第一固定组件设置,所述发热组件设置于所述第一固定组件上,所述控制器分别与所述距离检测器和发热组件电性连接,所述距离检测器用于检测人体与所述第一固定组件间的距离,当两者间距离达到设定阈值时,所述距离检测器产生触发信号发送给所述控制器,所述控制器控制所述发热组件发热,所述温控组件受热并在温度上升到相变转变温度时发生形变,所述温控组件带动所述开关组件回缩,所述温控开关打开。
9.如权利要求7所述的开关***,其特征在于:所述控制器为一密码输入装置,当密码输入正确时,所述控制器控制所述发热组件发热。
10.如权利要求9所述的开关***,其特征在于,还包括:移动终端,所述移动终端发送密码指令到所述控制器,当密码指令正确时,所述控制器控制所述发热组件发热。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171208 Termination date: 20180819 |
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |