CN108618533A - 智能水杯及电能产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种智能水杯及电能产生方法。其中，所述智能水杯包括水容器、电能产生单元及工作电路单元，其中，所述电能产生单元将所述水容器中盛装的水的能量转换为电能；所述工作电路单元通过使用所述电能产生单元所提供的电能，实现所述智能水杯具备的智能功能。本发明实施例提供的技术方案，能够实现自动充电，无须外接充电器，节省了外部充电装置的成本。

Description

智能水杯及电能产生方法

技术领域

本发明实施例涉及智能家电技术领域，尤其涉及一种智能水杯及电能产生方法。

背景技术

随着信息技术的逐步发展，智能产品已经深入到生活的各个领域，给人们的生活工作娱乐等多方面带来便利。其中，为饮水健康而设计的智能水杯也逐渐进入人们的实现。

目前，现在市场上有各种各样的智能水杯，这些智能水杯的功能多种多样，有喝水提醒功能，有保持恒定温度的功能，有饮水量计算功能等。此外，部分智能水杯还可以跟手机连接，备份数据，绘制饮水曲线等。但是，目前所有的智能水杯都需要充电或者通过外部电源供电，使得用户的体验较差。

发明内容

本发明实施例提供一种智能水杯及电能产生方法，能够实现自动充电，无须外接充电器，节省了外部充电装置的成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能水杯，该智能水杯包括水容器、电能产生单元及工作电路单元，其中，

所述电能产生单元将所述水容器中盛装的水的能量转换为电能；

所述工作电路单元通过使用所述电能产生单元所提供的电能，实现所述智能水杯具备的智能功能。

具体地，所述电能产生单元包括半导体制冷片和电压整理电路，其中，

所述半导体制冷片感应所述水容器中水的温度产生相对温度差，并基于所述相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；

所述电压整理电路对所述半导体制冷片产生的电势差进行处理输出供电电压。

具体地，所述电能产生单元还包括开关电路：

若所述半导体制冷片产生正电势差，则所述开关电路控制第一电压整理电路导通；

若所述半导体制冷片产生负电势差，则所述开关电路控制第二电压整理电路导通。

具体地，上述智能水杯还包括电能存储单元：

所述电能存储单元存储所述电能产生单元产生的电能；

所述工作电路单元通过使用所述电能存储单元所提供的电能，实现所述智能水杯具备的智能功能。

具体地，所述电能存储单元为充电电池，所述电能产生单元通过对所述充电电池充电，实现电能的存储。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电能产生方法，该方法由智能水杯执行，包括：

获取所述智能水杯中水的温度与环境温度的相对温度差；

若所述相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将所述水的能量转换为电能。

具体地，获取水的温度与环境温度的相对温度差，包括：

采用半导体制冷片感应所述水的温度，产生相对温度差。

具体地，若所述相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将所述水的能量转换为电能，包括：

基于所述相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；

采用电压整理电路对所述电势差进行处理，输出供电电压。

本发明实施例提供的智能水杯及电能产生方法，智能水杯通过实时感知水容器中盛装的水的温度，当水的温度与环境温度存在相对温度差时，将水的能量转换为电能，为智能水杯中的工作电路单元提供电能，从而实现智能水杯所具备的智能功能。在日常喝水的情况下，无须外接充电器，即可能够实现自动充电，为用户提供了便利且节省了外部充电装置的成本，此外，也减少了智能水杯的配件，整体更简洁。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的一种智能水杯的结构框图；

图2A是本发明实施例一中提供的另一种智能水杯的结构示意图；

图2B是本发明实施例一中提供的另一种智能水杯的结构框图；

图3是本发明实施例一中提供的另一种智能水杯的结构框图；

图4是本发明实施例一中提供的另一种智能水杯的结构框图；

图5是本发明实施例一中提供的另一种电能产生单元的结构框图；

图6是本发明实施例一中提供的另一种电能产生单元的结构框图；

图7是本发明实施例二中提供的一种电能产生方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种智能水杯的结构框图，该智能水杯具体包括如下结构：

水容器10、电能产生单元20及工作电路单元30，其中，

电能产生单元20将水容器10中盛装的水的能量转换为电能；

工作电路单元30通过使用电能产生单元20所提供的电能，实现智能水杯具备的智能功能。

其中，水容器10是指用于盛装水的容器，其形状包括但不限于锥体、圆柱体、长方体和圆柱体等。示例性的，水容器10所盛装的水并不限定于平时的饮用水，也可以是橙汁、奶茶或酸奶等其他用户所能饮用的液体。本实施例中对智能水杯中盛放水的温度不作限定，水的温度可以大于环境温度，也可以小于或等于环境温度。

电能产生单元20通过感应水的温度，当水的温度与环境温度存在相对温度差时，采用能量转换器件将水的能量转换为电能。水的能量是基于水的温度与环境温度的相对温度差所产生的能量。具体的，当相对温度差为零时，能量为零；当相对温差不为零时，能量值大于零，且与相对温度差的绝对值的大小相关，如可以是正相关。即只要智能水杯中所盛装的水与环境温度存在相对温度差即可产生电能。电能产生单元20所产生的电能能够用于为智能水杯中需要用电的单元供电，也能够用于为其他充电设备充电，如电池等。示例性的，电能产生单元20可设置于智能水杯的杯底、杯盖或杯壁等任意能够感应水的温度的位置均可。

工作电路单元30是指实现智能水杯所具备的智能功能的电路。其中，智能功能包括但不限于显示、数据传输、水量感知、蓝牙或WIFI通信等功能。对应的，工作电路单元30可以是显示器、通信模块、单片机等芯片中的一个或多个集合而成的电路。

具体的工作原理如下：当用户将所需的水倒入水容器10后，电能产生单元20能够感应水的温度，若水的温度与此时环境温度存在相对温度差，则采用能量转换器件将水的能量转换为电能，并直接为工作电路单元30供电，以实现简单的智能功能。如当用户按压或触摸智能水杯上的显示按钮时，电能产生单元20为显示器供电，以使显示器显示水的温度、水量及时间信息等。

示例性的，智能水杯所具备的各项功能之间是互不冲突的，即在电能产生单元20所产生的电能能够支持多个功能同时操作的情况下，能够实现多个功能。

本发明实施例提供的技术方案，智能水杯通过实时感知水容器中盛装的水的温度，当水的温度与环境温度存在相对温度差时，将水的能量转换为电能，为智能水杯中的工作电路单元提供电能，从而实现智能水杯所具备的智能功能。在日常喝水的情况下，无须外接充电器，即可能够实现自动充电，为用户提供了便利且节省了外部充电装置的成本。此外，也减少了智能水杯的配件，整体更简洁。

由于智能水杯单独实现如通信、数据传输等功能或同时实现多种功能时，需要耗费较大的电能，因此为了提供能够使智能水杯同时实现多种智能功能的电能，可先将电能产生单元20产生的电能进行存储，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了另一种智能水杯的结构示意图和结构框图，参见图2A和2B。智能水杯除水容器10、电能产生单元20及工作电路单元30之外，还包括电能存储单元40。

电能存储单元40存储电能产生单元20产生的电能；

工作电路单元30通过使用电能存储单元40所提供的电能，实现智能水杯具备的智能功能。

其中，电能存储单元40可以为充电电池，电能产生单元20通过对充电电池充电，实现电能的存储。充电电池可以是锂电池、铅酸电池等电池体积较小其他电池。

具体的工作原理如下：当用户将所需的水倒入水容器10后，电能产生单元20能够感应水的温度，若水的温度与此时环境温度存在相对温度差，则采用能量转换器件将水的能量转换为电能；采用此电能对电能存储单元40进行充电，电能存储单元40存储电量后，对工作电路单元30进行供电，以实现智能水杯的多种智能功能。例如，当用户终端通过扫描智能水杯上的二维码与智能水杯建立通信连接时，工作电路单元40中的单片机可根据用户发送的指令，控制相应的模块对应的电路工作，如控制通信模块将用户一个星期的饮用量发送至用户终端；同时，可控制智能水杯的提醒灯根据此时智能水杯内的水量显示对应的颜色。其中，二维码可以是贴于智能水杯上的或智能水杯上的显示器所显示的二维码等。

此外，将电能产生单元20所产生的电能进行存储，使得智能水杯也可以在水的温度与环境温度相等时，采用电能存储单元40对工作电路单元30进行供电，实现简单的智能功能，提升用户的体验。

需要说明的是，采用电能产生单元20对电能存储单元40进行充电的同时，也可对工作电路单元30中所需电量较少的模块进行供电，如显示器等；当智能水杯的工作电路单元30中的显示器显示电能存储单元40所存储的电量满格时，工作电路单元30可优先利用电能产生单元20提供电量。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用电能存储单元将电能产生单元所产生的电能进行存储，并利用电能存储单元存储的电能对工作电路单元进行供电，能够使得智能水杯同时呈现多种功能。

图3为本发明实施例提供的另一种智能水杯的结构框图，在上述各实施例的基础上，电能产生单元包括半导体制冷片21和电压整理电路22。

其中，半导体制冷片21感应水容器10中水的温度产生相对温度差，并基于相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；

电压整理电路22对半导体制冷片21产生的电势差进行处理输出供电电压。

其中，帕尔贴效应是指能量在两种不同的材料的交界面处以热的形式吸收或放出的现象；半导体制冷片21可以是两种不同半导体材料串联成的电偶对，当半导体制冷片21两面的温度有不同时，由于帕尔贴效应，使处于高能级的电子通过放热向低能级跃迁，低能级的电子通过吸热向高能级运动，从而在半导体制冷片21的两根导线上将产生电势差。

具体的，当水的温度高于环境温度时，半导体制冷片21靠近水的一面温度大于远离水一面的温度，产生正温度差，基于正温度差及帕尔贴效应产生正电势差；当水的温度低于环境温度时，半导体制冷片21靠近水的一面温度小于远离水一面的温度，产生负温度差，基于负温度差及帕尔贴效应产生负电势差。

为了使得电能产生单元20所产生的电能能够直接为工作电路单元30供电或电能存储单元40充电，需要采用电压整理电路22对半导体制冷片21所产生的电势差进行处理，以使电能产生单元20最终输出供电电压。

示例性的，电压整理电路22可以是整流电路、稳压晶体管、感应器件及电阻组合而成，也可以是简单的桥式整流电路，或上述器件中的几个组合所形成的。

由于水的温度与环境温度之差存在正负，使半导体制冷片21所产生的电势差存在正负之分，因此后续采用电压整理电路22对电势差进行处理时需要的电路也会不同，即可以有两个电压整理电路分别对正负电势差进行处理。示例性的，参见图4，电能产生单元20还可以包括开关电路23：

若半导体制冷片21产生正电势差，则开关电路23控制第一电压整理电路221导通；若半导体制冷片21产生负电势差，则开关电路23控制第二电压整理电路222导通。

其中，第二电压整理电路222可以是一个反相器223加第一电压整理电路221。如图5所示。

为了节省元器件，可采用图6所示的结构示意图。第二电压整理电路222仅是一个反相器223，用于把负的电势差转换为正电势差之后，与第一电压整理电路相连。

需要说明的是，电压整理电路22输出的供电电压是一个稳定电压，类似于稳压电源，给工作电路单元30和电能存储单元40提供稳定的电压，以使工作电路单元30和电能存储单元40稳定工作。例如，可以是+3V，+5V等。

具体的，电压整理电路22输出的供电电压的大小与半导体制冷片21所产生的电势差的绝对值有关，即与水的温度与环境温度的相对温度的绝对值有关。示例性的，可以是当相对温度的绝对值大于10，可控制电压整理电路22输出+5V；当相对温度的绝对值小于或10，控制电压整理电路22输出+3V。

以水的温度大于环境温度及电能存储单元40为充电电池进行说明。具体的工作原理如下：当用户向水容器10中倒入水时，半导体制冷片21靠近水的一面的温度升高，与远离水的一面产生温度差；基于该温度差及帕尔贴效应，使得半导体制冷片21的正负导线产生正电势差。开关电路23将切换到第一电压整理电路221对该电势差进行处理，输出供电电压。该供电电压可直接对充电电池进行充电，充电电池存储电量后，对工作电路单元供电，从而实现智能水杯的各种智能功能。

需要说明的是，在采用经电压整理电路22处理后输出的供电电压，对充电电池进行充电的同时，也可直接对工作电路单元30中需要电量较少的模块供电，如对显示器供电，使用户可以实时了解智能水杯中水的温度，从而提升用户的体验。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用半导体制冷片利用水容器中水的温度与环境温度的相对温度差产生电势差，经过电压整理电路的处理得到供电电压；利用该供电电压对智能水杯需要供电的单元供电，从而实现智能水杯所具备的智能功能。无须外接充电器，即可能够实现自动充电，节省了外部充电装置的成本。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的一种电能产生方法的流程图。本实施例适用于智能水杯的工作的情况，由于适用于智能水杯充电以实现其具备的智能功能的场景。该方法可以由本发明实施例提供的智能水杯来执行。参见图7，该方法具体包括：

S710，获取智能水杯中水的温度与环境温度的相对温度差；

其中，相对温度差的值可以是正、负或0，当智能水杯中水的温度大于环境温度时，相对温度差的值为正；对应的，当智能水杯中水的温度小于环境温度时，相对温度差的值为负。当智能水杯中水的温度等于环境温度时，相对温度差的值为0。

示例性的，可在智能水杯中内置一个感应器件，用来感应水的温度。可选的，感应器件可以是半导体制冷片，也可以是其他具有导热性较好的半导体材料。对应的，获取水的温度与环境温度的相对温度差可以是：采用半导体制冷片感应水的温度，产生相对温度差。

其中，半导体制冷片21可以是两种不同半导体材料串联成的电偶对，当水的温度高于环境温度时，半导体制冷片靠近水的一面温度大于远离水一面的温度，产生正温度差；当水的温度低于环境温度时，半导体制冷片靠近水的一面温度小于远离水一面的温度，产生负温度差。

S720，若相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将水的能量转换为电能。

其中，预设阈值是预先设置的，可根据实际情况进行修正。可选的，预设阈值可以为0，即水的温度等于环境温度。进一步的，预设阈值也可以是一个预设范围，如0-1。

能量转换器件是指能用将物体自身所含有的能量转换为电能的器件，本实施例中的能量转换器件可以是由温度感应单元及电压整理电路等组合而成。其中，温度感应单元可以是半导体制冷片。水的能量是基于水的温度与环境温度的相对温度差所产生的能量。具体的，当相对温度差为零时，能量为零；当相对温差不为零时，能量值大于零，且与相对温度差的绝对值的大小相关，如可以是正相关。

示例性的，若相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将水的能量转换为电能可以包括：基于相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；采用电压整理电路对电势差进行处理，输出供电电压。

其中，帕尔贴效应是指能量在两种不同的材料的交界面处以热的形式吸收或放出的现象；电压整理电路可以是整流电路、稳压晶体管、感应器件及电阻组合而成，也可以是简单的桥式整流电路，或上述器件中的几个组合所形成的。

供电电压是指可直接能够用于为充电电池进行充电以及为智能水杯工作提供电量的电压。

具体的，以水的温度大于环境温度为例进行说明。当用户向智能水杯中倒入水时，半导体制冷片靠近水的一面的温度升高，与远离水的一面产生正温度差；基于该正温度差及帕尔贴效应，使得半导体制冷片的正负导线产生正电势差。采用电压整理电路对该正电势差进行处理，即可输出供电电压。

本发明实施例提供的技术方案，通过采用半导体制冷片利用智能水杯中水的温度与环境温度的相对温度差产生电势差，经过电压整理电路的处理得到供电电压；利用该电压为智能水杯的工作提供电量，从而可实现智能水杯所具备的智能功能。该方法无须外接充电器，即可能够实现自动充电，节省了外部充电装置的成本。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种智能水杯，其特征在于，包括水容器、电能产生单元及工作电路单元，其中，

所述电能产生单元将所述水容器中盛装的水的能量转换为电能；

所述工作电路单元通过使用所述电能产生单元所提供的电能，实现所述智能水杯具备的智能功能。

2.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，所述电能产生单元包括半导体制冷片和电压整理电路，其中，

所述半导体制冷片感应所述水容器中水的温度产生相对温度差，并基于所述相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；

所述电压整理电路对所述半导体制冷片产生的电势差进行处理输出供电电压。

3.根据权利要求2所述的智能水杯，其特征在于，所述电能产生单元还包括开关电路：

若所述半导体制冷片产生正电势差，则所述开关电路控制第一电压整理电路导通；

若所述半导体制冷片产生负电势差，则所述开关电路控制第二电压整理电路导通。

4.根据权利要求1所述的智能水杯，其特征在于，还包括电能存储单元：

所述电能存储单元存储所述电能产生单元产生的电能；

所述工作电路单元通过使用所述电能存储单元所提供的电能，实现所述智能水杯具备的智能功能。

5.根据权利要求4所述的智能水杯，其特征在于，所述电能存储单元为充电电池，所述电能产生单元通过对所述充电电池充电，实现电能的存储。

6.一种电能产生方法，其特征在于，由智能水杯执行，所述方法包括：

获取所述智能水杯中水的温度与环境温度的相对温度差；

若所述相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将所述水的能量转换为电能。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，获取水的温度与环境温度的相对温度差，包括：

采用半导体制冷片感应所述水的温度，产生相对温度差。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述相对温度差的绝对值大于预设阈值，则通过能量转换器件将所述水的能量转换为电能，包括：

基于所述相对温度差及帕尔贴效应产生电势差；

采用电压整理电路对所述电势差进行处理，输出供电电压。