基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電單元、能量采集存儲單元、控制單元，以及系統(tǒng)服務(wù)器；其中溫差發(fā)電單元包括溫差發(fā)電芯片、固定在所述溫差發(fā)電芯片上面的散熱片、固定在所述溫差發(fā)電芯片下面的導(dǎo)熱片。本發(fā)明利用供暖系統(tǒng)自身提供的熱源，利用溫差發(fā)電原理為負(fù)載提供電能，負(fù)載為供暖系統(tǒng)的控制設(shè)備、流量調(diào)節(jié)閥等，從而實現(xiàn)了能量的循環(huán)使用，清潔環(huán)保；通過能量存儲器存儲溫差轉(zhuǎn)換的剩余電能，做到節(jié)能的極致，能量存儲器與其他電路組裝為一個整體，集成度高，適用范圍廣。
【專利說明】
基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及溫差發(fā)電自供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展了超低功耗應(yīng)用的芯片，它用電量低，可以通過采集周圍環(huán)境中能量源的供電方式，形成自供電電子系統(tǒng)。例如，在無線聯(lián)網(wǎng)中的自有源傳感器系統(tǒng)中，包括微控制器、傳感器輸入的模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器和無線射頻收發(fā)器的功能，它可以結(jié)合光伏能量收集裝置供電與充電電化學(xué)存儲設(shè)備(充電電池)。
[0003]對于射頻充電與采集電器和固體電池，雖然分別已經(jīng)有相關(guān)的報道，但是，實現(xiàn)這一技術(shù)方案需要解決一系列新的問題，如:選擇物理性能優(yōu)良價格合理的材料以保證器件良好的能源轉(zhuǎn)換及存儲性能;采取有效的隔離屏蔽設(shè)計以防止集成器件之間可能產(chǎn)生的相互干擾。
[0004]無線傳感器件對電源有不同的要求，由弱電控制的供暖系統(tǒng)的控制電路需要可以自行充電的供電系統(tǒng)來延長器件的使用壽命，降低維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種自供電傳感系統(tǒng)，利用供暖系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，為供暖系統(tǒng)的節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行供電，實現(xiàn)能源的循環(huán)使用。
[0006]基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電單元，與熱源直接接觸，將溫度差轉(zhuǎn)換成電能并分別將溫度和電能輸出；能量采集存儲單元，采集所述溫差發(fā)電單元輸出的溫度和電能，存儲電能，并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號;控制單元，接收所述能量采集存儲單元提供的電壓作為電源，同時采集系統(tǒng)中各參數(shù)傳感器的信號；系統(tǒng)服務(wù)器，用來接收所述控制單元發(fā)送的信號；以及調(diào)節(jié)閥，其與所述控制單元相連，用來根據(jù)控制單元的命令調(diào)節(jié)熱流量。其中所述溫差發(fā)電單元包括溫差發(fā)電芯片、固定在所述溫差發(fā)電芯片上面的散熱片簇、固定在所述溫差發(fā)電芯片下面的導(dǎo)熱片;所述散熱片簇呈扇形，由4?12個散熱片組成，散熱片的底端設(shè)有底座，散熱片的底端與所述底座連為一體，所述底座厚度為2?20mm，相鄰散熱片之間的角度為5°?10° ;所述散熱片高度為50?100mm，所述散熱片厚度為I?5mm，所述散熱片上設(shè)有條狀凸起，以增加表面積來提高散熱效率;所述能量采集存儲單元包括能量采集電路、能量存儲器和信號轉(zhuǎn)換電路，所述能量采集電路采集所述溫差發(fā)電芯片產(chǎn)生的電能，所述能量存儲器用來存儲電能并在需要時釋放電能，所述信號轉(zhuǎn)換電路將從所述散熱片和所述導(dǎo)熱片采集的溫度轉(zhuǎn)換成電信號;所述信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端和所述能量采集電路的輸出端均與所述控制單元相連。
[0007 ]所述能量存儲器為蓄電池、充電電池、超級電容的任一種。
[0008]所述溫差發(fā)電單元還包括導(dǎo)熱底座，與所述導(dǎo)熱片緊密連接，用于固定在熱源即供暖系統(tǒng)的管道上，使溫差發(fā)電器件熱端保持高溫。
[0009]所述能量采集電路后還連接有穩(wěn)壓電路。
[0010]所述參數(shù)傳感器為溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器中的至少一種。
[0011]所述控制單元通過無線通信模塊與所述系統(tǒng)服務(wù)器連接，連接方式為GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一種。
[0012]本發(fā)明利用供暖系統(tǒng)自身提供的熱源，利用溫差發(fā)電原理為負(fù)載提供電能，負(fù)載為供暖系統(tǒng)的控制設(shè)備，從而實現(xiàn)了熱能-電能-熱能的循環(huán)使用，清潔環(huán)保;通過能量存儲器存儲溫差轉(zhuǎn)換的剩余電能，做到節(jié)能的極致，能量存儲器與其他電路組裝為一個整體，集成度高，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2為圖1實施例自供電傳感系統(tǒng)的溫差發(fā)電單元的裝配圖；
[0015]圖3為圖1實施例自供電傳感系統(tǒng)中的能量采集存儲單元的裝配圖；
[0016]附圖標(biāo)記說明:
[0017]η 一溫差發(fā)電芯片、12—散熱片簇、121—散熱片、122—底座、13—導(dǎo)熱片、14 一導(dǎo)熱底座、15—第一輸出接口、21—能量存儲器、22—集成電路板、23—輸入接口、24—第二輸出接口、25—封裝蓋。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本實施例是應(yīng)用在供暖系統(tǒng)中的自供電傳感系統(tǒng)，依次包括溫差發(fā)電單元、能量采集存儲單元、控制單元、系統(tǒng)服務(wù)器和調(diào)節(jié)閥，其中溫差發(fā)電單元包括溫差發(fā)電芯片11、散熱片121和導(dǎo)熱片13，能量采集存儲單元包括能量采集電路、信號轉(zhuǎn)換電路和能量存儲器21。導(dǎo)熱片13為溫度高的部分，其熱量傳遞給溫差發(fā)電芯片的下端面，熱量通過散熱片121散出，溫差發(fā)電芯片11的上端面因此溫度降低，由溫差轉(zhuǎn)換成電能，電信號傳送到能量采集存儲單元的能量采集電路，同時導(dǎo)熱片13和散熱片121分別將高溫和低溫通過傳感器傳到信號轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為電信號。
[0020]在負(fù)載進(jìn)入低功耗時，將溫差發(fā)電單元產(chǎn)生的多于負(fù)載的電能存儲至能量存儲器21中，負(fù)載進(jìn)入工作模式時，用于補充溫差發(fā)電單元輸出能量不足，達(dá)到系統(tǒng)連續(xù)工作的效果O
[0021]負(fù)載需要穩(wěn)定的工作電壓，穩(wěn)壓電路將溫差發(fā)電單元產(chǎn)生的電能或能量存儲器21存儲的電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電壓輸出，穩(wěn)壓值為直流2-36V，用以為控制單元提供電能。信號轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的微弱電能也輸送到控制單元。
[0022]控制單元作為供暖系統(tǒng)的核心部件，采集系統(tǒng)中各參數(shù)傳感器的信號，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等，并將參數(shù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器，以及通過發(fā)出控制指令用來控制調(diào)節(jié)閥?？刂茊卧拖到y(tǒng)服務(wù)器之間通過無線通信模塊連接，連接方式為GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一種。
[0023]如圖2所示，溫差發(fā)電單元包括溫差發(fā)電芯片11，利用上端面和下端面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；上端面上有若干散熱片簇12，下端面連有導(dǎo)熱片13，導(dǎo)熱片13下連接有導(dǎo)熱底座14，導(dǎo)熱底座14可拆卸，當(dāng)熱源為平面時，導(dǎo)熱片13接觸熱源，當(dāng)熱源為管道時，利用導(dǎo)熱底座14固定在熱源上，以將熱源的熱量盡可能多的傳導(dǎo)至溫差發(fā)電芯片11的熱端，以使溫差發(fā)電芯片11的熱端的溫度盡量高，冷熱端溫差盡可能大。第一輸出接口 15包括電源輸出接口和傳感器輸出接口，電源輸出接口將由溫差轉(zhuǎn)換成的電能作為電源輸出至能量采集電路;傳感器輸出接口用于指示溫差發(fā)電芯片11冷熱端的溫度，以方便了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0024]本實施例中散熱片簇12的構(gòu)造獨特，呈扇形，由多個散熱片121組成，一般為3?12個，每個散熱片121高50?100mm，厚2?20mm，散熱片121體上分布有條狀凸起，以增大散熱面積;相鄰的散熱片121間的角度為5°?10°，有利于充分快速散熱;散熱片121下端設(shè)有底座122，兩者連為一體，材質(zhì)為鋁，底座122厚度為2?20mm。本實施例中散熱片的這種結(jié)構(gòu)，散熱效率高，比采用冷卻水散熱節(jié)省能源，方便使用。
[0025]如圖3所示，能量采集存儲單元包括集成電路板22、能量存儲器23。集成電路板22中有能量采集電路以及與之相連的穩(wěn)壓電路，用于將從溫差發(fā)電單元產(chǎn)生的電能進(jìn)行有效采集和穩(wěn)壓濾波，繼而為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓;信號轉(zhuǎn)換電路，將采集到的高低溫度轉(zhuǎn)換為電信號，也輸出到負(fù)載。能量存儲器23可以是蓄電池或超級電容。本實施例還包括輸入接口 24和第二輸出接口 25，輸入接口 24連接溫差發(fā)電單元的第一輸出接口 15，第二輸出接口 25用于輸出穩(wěn)定的電壓和傳感器信號。
[0026]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【主權(quán)項】
1.基于供暖設(shè)施的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括 溫差發(fā)電單元，與熱源直接接觸，將溫度差轉(zhuǎn)換成電能并分別將溫度和電能輸出； 能量采集存儲單元，采集所述溫差發(fā)電單元輸出的溫度和電能，存儲電能，并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號； 控制單元，接收所述能量采集存儲單元提供的電壓作為電源，同時采集系統(tǒng)中各參數(shù)傳感器的信號； 系統(tǒng)服務(wù)器，用來接收所述控制單元發(fā)送的信號；以及調(diào)節(jié)閥，其與所述控制單元相連;其中所述溫差發(fā)電單元包括溫差發(fā)電芯片、固定在所述溫差發(fā)電芯片上面的散熱片簇、固定在所述溫差發(fā)電芯片下面的導(dǎo)熱片;所述散熱片簇呈扇形，由4?12個散熱片組成，散熱片的底端設(shè)有底座，散熱片的底端與所述底座連為一體，所述底座厚度為2?20mm，相鄰散熱片之間的角度為5°?10° ;所述散熱片高度為50?100mm，所述散熱片厚度為I?5mm，所述散熱片上設(shè)有條狀凸起； 所述能量采集存儲單元包括能量采集電路、能量存儲器和信號轉(zhuǎn)換電路，所述能量采集電路采集所述溫差發(fā)電芯片產(chǎn)生的電能，所述能量存儲器用來存儲電能并在需要時釋放電能，所述信號轉(zhuǎn)換電路將從所述散熱片和所述導(dǎo)熱片采集的溫度轉(zhuǎn)換成電信號;所述信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端和所述能量采集電路的輸出端均與所述控制單元相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述能量存儲器為蓄電池、充電電池、超級電容的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述溫差發(fā)電單元還包括導(dǎo)熱底座，與所述導(dǎo)熱片緊密連接，用于固定在熱源上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述能量采集電路后還連接有穩(wěn)壓電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)傳感器為溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器中的至少一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元通過無線通信模塊與所述系統(tǒng)服務(wù)器連接，連接方式為GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一種。
【文檔編號】F24D19/10GK105827154SQ201610330319
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】戴征武, 李繼雙, 陳遠(yuǎn)寧, 章偉聰, 郭龍飛
【申請人】寧波微能物聯(lián)科技有限公司