《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》是深圳市前海安測信息技術有限公司、深圳市易特科信息技術有限公司、深圳市貝沃德克生物技術研究院有限公司於2014年11月29日申請的專利，該專利的公布號為CN104536481A，授權公布日為2015年4月22日，發明人是張貫京、陳興明、葛新科、盧卡·穆桑特、馬揚克·薩拉斯瓦特、阿爾貝托·貝尼托·馬丁、克里斯基捏·普拉紐克、艾琳娜·古列莎、王海榮、張少鵬、方靜芳、程金兢、梁艷妮、周榮、高偉明、徐之艷、周亮、梁昊原、肖應芬、鄭慧華、唐小浪、李瀟雲。
《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》通過光感應單元感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，通過熱感應單元感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，信號比較放大單元根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元，冷熱控制單元根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元的電流方向，從而進行製冷和/或加熱。將所述電路套用於服裝領域，能夠實現服裝對冷熱環境的自適應加熱和製冷，適用於特種行業的套用。
2017年12月11日，《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝
- 申請人：深圳市前海安測信息技術有限公司、深圳市易特科信息技術有限公司、深圳市貝沃德克生物技術研究院有限公司
- 申請日：2014年11月29日
- 申請號：201410714832X
- 公布號：CN104536481A
- 公布日：2015年4月22日
- 發明人：張貫京、陳興明、葛新科、盧卡·穆桑特、馬揚克·薩拉斯瓦特、阿爾貝托·貝尼托·馬丁、克里斯基捏·普拉紐克、艾琳娜·古列莎、王海榮、張少鵬、方靜芳、程金兢、梁艷妮、周榮、高偉明、徐之艷、周亮、梁昊原等
- 地址：廣東省深圳市南山區前海深港合作區前灣一路1號A棟201室
- Int.Cl.：G05D23/19(2006.01)I、G05D23/20(2006.01)I、G05D23/27(2006.01)I、A41D31/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2014年11月，在人們對健康意識的提高和市場需求的刺激下，各種保健產品應運而生。溫度控制服裝屬於特種服裝，也為保健衣服，旨在特殊環境下的工作者提供輔助，但是2014年11月之前的保健衣服存在如下缺點：溫度控制效果不是很好，對於冷環境和熱環境不能很好的適應，有的服裝只能在冷環境穿，有的服裝只能在熱環境穿。沒有現成的自適應冷熱溫度控制電路及其系統能夠實現服裝對冷熱環境的自適應加熱和製冷。
發明內容
專利目的
《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》的主要目的在於設計一種自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝，旨在通過所述電路及其系統實現服裝對冷熱環境的自適應加熱和製冷。
技術方案
《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》提供一種自適應冷熱溫度控制電路，所述自適應冷熱溫度控制電路包括：光感應單元、熱感應單元、冷熱控制單元、信號比較放大單元、第一供電單元和第二供電單元，所述第一供電單元的輸出端與所述信號比較放大單元的供電端電連線，用於為所述信號比較放大單元供電；所述第二供電單元的輸出端與所述冷熱控制單元的第二端電連線，用於為所述冷熱控制單元供電；所述光感應單元與所述信號比較放大單元的第一輸入端電連線，所述光感應單元用於感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元；所述熱感應單元與所述信號比較放大單元的第二輸入端電連線，所述熱感應單元用於感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元；所述信號比較放大單元，用於根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元；所述冷熱控制單元的第一端與所述信號比較放大單元的輸出端電連線，用於根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元的電流方向，從而進行製冷和/或加熱。
優選地，所述第二供電單元的輸出電壓為所述第一供電單元的輸出電壓的1/2。優選地，所述光感應單元的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的導線；所述熱感應單元的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線；所述冷熱控制單元包括冷端和熱端，所述冷端和熱端的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線。
此外，為實現上述目的，該發明還提供了一種自適應冷熱溫度控制電路系統，所述自適應冷熱溫度控制電路系統包括由N×M個上述自適應冷熱溫度控制電路組成的N行M列的電路網路，每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線在一起。
進一步地，所述自適應冷熱溫度控制電路系統還包括觸發器模組，所述觸發器模組包括M個觸發器，其中，每一個觸發器的輸出端與所述電路網路中對應列的自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線；所述觸發器模組中第x（x＜M）個觸發器的輸出端與第x+1個觸發器的輸入端電連線，第M個觸發器的輸出端與第1個觸發器的輸入端電連線；所述觸發器模組用於控制每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元為其對應列的所述冷熱控制單元循環供電。
優選地，所述電路網路每一行中所有所述自適應冷熱溫度控制電路的信號比較放大單元設定為同一個信號比較放大單元。進一步地，所述電路網路還包括電源控制模組，所述電源控制模組包括M個半導體開關管，每一個半導體開關管的控制端與對應列的觸發器的輸出端電連線，同時設定於所述冷熱控制單元的第二端與所述第二供電單元的輸出端之間，用於根據所述觸發器的輸出電平控制對所述冷熱控制單元供電。
進一步地，所述電路網路還包括時鐘發生模組，所述時鐘發生模組的輸出端與所述觸發器模組中每個觸發器的控制端電連線，為所述觸發器模組提供控制脈衝。優選地，所述時鐘發生模組的輸出端輸出的脈衝頻率為10千赫～32千赫。更進一步地，該發明還提供了一種採用上述自適應冷熱溫度控制電路系統的特種服裝，所述特種服裝包括非導電纖維，所述自適應冷熱溫度控制電路系統通過所述非導電纖維連線為織物結構。
改善效果
《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》實施例提供的自適應冷熱溫度控制電路及其系統，通過光感應單元感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，通過熱感應單元感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，信號比較放大單元根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元，冷熱控制單元根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元的電流方向，從而進行製冷和/或加熱，將所述電路套用於服裝領域，能夠實現服裝對冷熱環境的自適應加熱和製冷，適用於特種行業的套用。
附圖說明
圖1為《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》實施例自適應冷熱溫度控制電路結構框圖；
圖2為該發明優選實施例自適應冷熱溫度控制電路示意圖；
圖3為該發明優選實施例自適應冷熱溫度控制電路系統示意圖。
技術領域
《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》涉及電路技術領域，尤其涉及一種自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝。
權利要求
1.一種自適應冷熱溫度控制電路，其特徵在於，所述自適應冷熱溫度控制電路包括：光感應單元、熱感應單元、冷熱控制單元、信號比較放大單元、第一供電單元和第二供電單元，所述第一供電單元的輸出端與所述信號比較放大單元的供電端電連線，用於為所述信號比較放大單元供電；所述第二供電單元的輸出端與所述冷熱控制單元的第二端電連線，用於為所述冷熱控制單元供電；所述光感應單元與所述信號比較放大單元的第一輸入端電連線，所述光感應單元用於感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元；所述熱感應單元與所述信號比較放大單元的第二輸入端電連線，所述熱感應單元用於感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元；所述信號比較放大單元，用於根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元；所述冷熱控制單元的第一端與所述信號比較放大單元的輸出端電連線，用於根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元的電流方向，從而進行製冷和/或加熱。
2.如權利要求1所述的自適應冷熱溫度控制電路，其特徵在於，所述第二供電單元的輸出電壓為所述第一供電單元的輸出電壓的1/2。
3.如權利要求1或2所述的自適應冷熱溫度控制電路，其特徵在於，所述光感應單元的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的導線；所述熱感應單元的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線；所述冷熱控制單元包括冷端和熱端，所述冷端和熱端的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線。
4.一種自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述自適應冷熱溫度控制電路系統包括由N×M個權利要求1～3任一項所述的自適應冷熱溫度控制電路組成的N行M列的電路網路，每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線在一起。
5.如權利要求4所述的自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述自適應冷熱溫度控制電路系統還包括觸發器模組，所述觸發器模組包括M個觸發器，其中，每一個觸發器的輸出端與所述電路網路中對應列的自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線；所述觸發器模組中第x（x＜M）個觸發器的輸出端與第x+1個觸發器的輸入端電連線，第M個觸發器的輸出端與第1個觸發器的輸入端電連線；所述觸發器模組用於控制每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元為其對應列的所述冷熱控制單元循環供電。
6.如權利要求5所述的自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述電路網路每一行中所有所述自適應冷熱溫度控制電路的信號比較放大單元設定為同一個信號比較放大單元。
7.如權利要求5所述的自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述電路網路還包括電源控制模組，所述電源控制模組包括M個半導體開關管，每一個半導體開關管的控制端與對應列的觸發器的輸出端電連線，同時設定於所述冷熱控制單元的第二端與所述第二供電單元的輸出端之間，用於根據所述觸發器的輸出電平控制對所述冷熱控制單元供電。
8.如權利要求5所述的自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述電路網路還包括時鐘發生模組，所述時鐘發生模組的輸出端與所述觸發器模組中每個觸發器的控制端電連線，為所述觸發器模組提供控制脈衝。
9.如權利要求8所述的自適應冷熱溫度控制電路系統，其特徵在於，所述時鐘發生模組的輸出端輸出的脈衝頻率為10千赫～32千赫。
10.一種採用如權利要求4～9任一項所述的自適應冷熱溫度控制電路系統的特種服裝，其特徵在於，所述特種服裝包括非導電纖維和導電纖維，所述自適應冷熱溫度控制電路系統為導電纖維，所述導電纖維通過所述非導電纖維連線為織物結構。
實施方式
參考圖1，圖1所示為《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》實施例自適應冷熱溫度控制電路結構框圖。所述自適應冷熱溫度控制電路包括：光感應單元10、熱感應單元20、冷熱控制單元30、信號比較放大單元40、第一供電單元50和第二供電單元60，所述第一供電單元50的輸出端與所述信號比較放大單元40的供電端電連線，用於為所述信號比較放大單元40供電；所述第二供電單元60的輸出端與所述冷熱控制單元30的第二端電連線，用於為所述冷熱控制單元30供電；所述光感應單元10與所述信號比較放大單元40的第一輸入端電連線，所述光感應單元10用於感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元40；在具體設計時，所述光感應單元10可以為既可以感應光信號，又可以感應溫度大小的感測器，即可以根據外部陽光強度和外界溫度共同反應外部環境溫度。
所述熱感應單元20與所述信號比較放大單元40的第二輸入端電連線，所述熱感應單元20用於感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元40；在具體設計時，所述熱感應單元10可以為熱敏感測器或溫度感測器。熱感應單元10採集到的人體溫度實際是人體直接接觸到的環境的溫度。所述信號比較放大單元40，用於根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元30；所述冷熱控制單元30的第一端與所述信號比較放大單元40的輸出端電連線，用於根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元30的電流方向，從而進行製冷和/或加熱。
如圖2所示為該發明優選實施例自適應冷熱溫度控制電路示意圖。在圖2中，所述自適應冷熱溫度控制電路包括：光感應單元10、熱感應單元20、冷熱控制單元30、信號比較放大單元40、第一供電單元輸出端51和第二供電單元輸出端61。所述光感應單元10設計為光電溫度感測器3，用於採集環境溫度，並可以將光照射的強度與環境溫度一起轉化為整體環境溫度，熱感應單元20，為熱敏感測器或者溫度感測器5，其可以採集溫度，並將其轉化為電信號；冷熱控制單元30為2014年11月之前的技術中的帕爾貼（Peltier）4，帕爾貼的效應為當電流通過熱電偶時，其中一個結點（冷端）散發熱而另一個結點（熱端）吸收熱，當通過熱電偶的電流發生改變時，其中一個結點（冷端）吸收熱而另一個結點（熱端）散發熱。信號比較放大單元40，包括信號比較部分1和信號放大部分2，用於對採集到的光感應單元10和熱感應單元20轉換後的電信號進行比較放大。以第二供電單元輸出端61電壓為基準電壓，當所述信號比較放大單元40的輸出電壓大於第二供電單元輸出端61電壓時，通過冷熱控制單元30中熱電偶的電流為正方向，所述冷熱控制單元30的冷端散發熱而熱端吸收熱；當所述信號比較放大單元40的輸出電壓小於第二供電單元輸出端61電壓時，通過冷熱控制單元30中熱電偶的電流為反方向，所述冷熱控制單元30的冷端吸收熱而熱端散發熱。從而使整個電路可以根據光感應單元10和熱感應單元20採集到的溫度大小的不同，自適應加熱和製冷。
該發明實施例提供的自適應冷熱溫度控制電路，通過光感應單元感應外部陽光強度，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，通過熱感應單元感應人體溫度大小，並將其轉化為電信號傳輸至所述信號比較放大單元，信號比較放大單元根據所述外部陽光強度和所述人體溫度大小輸出控制信號至所述冷熱控制單元，冷熱控制單元根據所述控制信號改變所述冷熱控制單元的電流方向，從而進行製冷和/或加熱，將所述電路套用於服裝領域，能夠實現服裝對冷熱環境的自適應加熱和製冷，適用於特種行業的套用。
作為優選的實施例，上述第二供電單元的輸出電壓為所述第一供電單元的輸出電壓的1/2，即所述冷熱控制單元30的供電電壓為所述信號比較放大單元40供電電源的1/2，則當所述信號比較放大單元40的輸出電壓以所述冷熱控制單元30的供電電壓為基準來改變流過所述冷熱控制單元30電流的方向，從而達到自動加熱和製冷的效果。
作為優選的實施例，所述光感應單元10的材料可以設計為從內到外依次包括Cu、Cu2O、SnO2的導線；Cu2O具有半導體特性，而在銅原子與空氣中氧分子結合的過程中（銅氧化過程中）形成PN結，最外層（感光表面）覆蓋透明的SnO2，SnO2既具有導電性，又具有透明特性，可以讓光通過SnO2層接觸到Cu2O，又可以利用其導電性傳輸光線強弱的電信號。
所述熱感應單元20的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線；Cu2O制形成的PN結，隨電流變化能夠感應熱源溫度。所述冷熱控制單元30包括冷端和熱端，所述冷端和熱端的材料為從內到外依次包括Cu、Cu2O、Fe的導線。冷熱控制單元包括冷端和熱端，冷端和熱端之間設定絕緣層。優選地，所述冷端和熱端之間的絕緣層厚度為s，所述冷端和熱端穿過絕緣層並通過長度為S的柔性導線電連線，其中設定S>3×s，加熱或製冷過程中，能量會隨柔性導線傳播，將柔性導線設定於絕緣層之間並且長度遠遠大於絕緣層的厚度，使得能量保留在絕緣層中，不影響冷端和熱端的製冷和加熱效果。
為實現上述目的，該發明還提供了一種自適應冷熱溫度控制電路系統，所述自適應冷熱溫度控制電路系統包括由N×M（N，M為自然數）個上述自適應冷熱溫度控制電路組成的N行M列的電路網路，每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線在一起。由第二供電單元統一為所述每一列的所述自適應冷熱溫度控制電路的冷熱控制單元供電。
參考圖3，圖3為該發明優選實施例自適應冷熱溫度控制電路系統示意圖。結合圖3所示，在上述總體方案的基礎上，所述自適應冷熱溫度控制電路系統還包括觸發器模組，所述觸發器模組包括M個觸發器70，其中，每一個觸發器70的輸出端與所述電路網路中對應列的自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元的輸出端電連線；所述觸發器模組中第x（x＜M，x為自然數）個觸發器的輸出端與第x+1個觸發器的輸入端電連線，第M個觸發器的輸出端與第1個觸發器的輸入端電連線；例如第1個觸發器的輸出端與第2個觸發器的輸入端電連線，第2個觸發器的輸出端與第3個觸發器的輸入端電連線，以此類推，最後一個觸發器的輸出端與第1個觸發器的輸入端電連線。所述觸發器模組用於控制每一列所述自適應冷熱溫度控制電路的第二供電單元為其對應列的所述冷熱控制單元循環供電。
在優選的情況下，所述電路網路每一行中所有所述自適應冷熱溫度控制電路的信號比較放大單元設定為同一個信號比較放大單元80。每一行的每個光感應單元均與所述同一個信號比較放大單元80的第一輸入端電連線，每一行的每個熱感應單元均與所述同一個信號比較放大單元80的第二輸入端電連線，所述同一個信號比較放大單元80的輸出端與每一行的每個冷熱控制單元電連線。每一行只設定一個信號比較放大單元的目的是為了降低功耗，避免所述保健衣服因耗能過快而過度耗電。
作為優選的實施例，所述電路網路還包括電源控制模組，所述電源控制模組包括M個半導體開關管90，每一個半導體開關管90的控制端與對應列的觸發器的輸出端電連線，同時設定於所述冷熱控制單元的第二端與所述第二供電單元的輸出端之間，用於根據所述觸發器的輸出電平控制對所述冷熱控制單元供電。具體地，所述半導體開關管90可選擇用MOS（MetalOxideSemiconductor，金屬氧化物半導體）管，所述MOS管的G極與觸發器的輸出端電連線，所述MOS管的S極與所述第二供電單元的輸出端電連線，所述MOS管的D極與所述冷熱控制單元電連線，半導體開關管90為所述冷熱控制單元提驅動所需的電流。
優選的情況下，所述電路網路還包括時鐘發生單元100，所述時鐘發生單元100的輸出端與所述觸發器模組中每個觸發器的控制端C電連線，為所述觸發器模組提供控制脈衝。所述時鐘單元100的輸出端與所述網路每一列觸發器的控制端電連線，用於為所述觸發器提供控制脈衝。作為優選的實施例，所述時鐘單元100的輸出脈衝頻率為10千赫～32千赫，在所述時鐘單元100輸出脈衝的控制下，所述每一列的觸發器輸出端依次循環輸出高電平，為所述半導體開關管90的控制端提供控制信號，從而為所述每一列的所述冷熱控制單元循環供電。採用循環供電能夠降低保健衣服的功耗，方便使用者長期穿著。
該發明還提供了一種採用上述自適應冷熱溫度控制電路系統的特種服裝，所述特種服裝包括非導電纖維和導電纖維，上述自適應冷熱溫度控制電路系統為導電纖維，所述導電纖維通過所述非導電纖維連線為織物結構。所述非導電纖維為紡織材料，可為純棉、滌綸等任何可以做衣服的紡織材料。所述導電纖維之間通過柔性導線電連線，2014年11月之前的技術中柔性導線的柔性已經接近於紡織物的柔性，採用柔性導線電連線，既可以進行電信號傳輸，又可以形成柔軟的織物。
榮譽表彰
2017年12月11日，《自適應冷熱溫度控制電路、系統以及特種服裝》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
