CN112181012A - 一种自动电子降温仪及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动电子降温仪及其控制方法，自动电子降温仪包括制冷单元、第一温度传感器、第二温度传感器和控制单元，制冷单元用于制冷形成制冷区域，第一温度传感器用于从制冷区域检测第一温度，第二温度传感器用于从人体发热区域检测第二温度，控制单元根据第一温度和第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据制冷目标温度和制冷功率控制制冷单元。本发明电子降温仪可以自动确定制冷目标温度，并据此确定制冷功率，可以避免盲目设定一个不可达到的目标温度，实现以较高的效率尽快制冷，从而达到良好的散热效果。制冷目标温度是根据检测到的温度自动设定的，无需人工设置，从而具有较高的易用性。本发明广泛应用于电子降温仪技术领域。

Description

一种自动电子降温仪及其控制方法
技术领域
本发明涉及电子降温仪技术领域，尤其是一种自动电子降温仪及其控制方法。
背景技术
电子降温仪是一种使用电制冷技术实现对人体发热部位的物理降温的装置，可以在一定程度上代替退热贴以及酒精等对人体进行退烧。现有的电子降温仪需要由人工设定电子降温仪的工作参数，自动化程度低，使用程序比较复杂。但是，许多电子降温仪的使用者是没有专门知识的家庭用户，例如儿童、老年人以及因发热而精神状态不佳的病人等，他们在使用现有电子降温仪的时候可能会因复杂的设置过程而导致无法正常操作电子降温仪，或者可能因错误设置电子降温仪而造成无法实现预期的退烧效果。
发明内容
针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种自动电子降温仪及其控制方法。
一方面，本发明实施例包括一种自动电子降温仪，包括：
制冷单元，用于制冷形成制冷区域，所述制冷区域用于供人体发热区域接触；
第一温度传感器，用于从所述制冷区域检测第一温度；
第二温度传感器，用于从人体发热区域检测第二温度；
控制单元，分别与所述制冷单元、第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制所述制冷单元。
进一步地，所述根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度和第二温度；同一组中的所述第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
使用第一拟合函数拟合各组所述第一温度和第二温度；所述第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第一拟合函数中所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
进一步地，自动电子降温仪还包括：
第三温度传感器，与所述控制单元连接，用于从使用环境检测第三温度；
所述控制单元还用于根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制所述制冷单元。
进一步地，所述根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的所述第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
使用第二拟合函数拟合各组所述第一温度、第二温度和第三温度；所述第二拟合函数使得当所述第三温度不变、所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第二拟合函数中，当所述第三温度为设定值时所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
进一步地，自动电子降温仪还包括：
压力传感器，与所述控制单元连接，用于检测人体发热区域对所述制冷区域产生的压力，从而产生压力信号；所述压力信号用于触发所述控制单元进行工作模式的切换。
进一步地，自动电子降温仪还包括：
固定单元，用于安装所述制冷单元、控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和压力传感器；
所述固定单元设有魔术贴。
另一方面，本发明实施例还包括自动电子降温仪的控制方法，包括：
从制冷区域检测第一温度；所述制冷区域用于供人体发热区域接触；
从人体发热区域检测第二温度；
根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率；
根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
进一步地，所述根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度和第二温度；同一组中的所述第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
使用第一拟合函数拟合各组所述第一温度和第二温度拟合成温度曲线；所述第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第一拟合函数中所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
进一步地，自动电子降温仪的控制方法还包括：
从使用环境检测第三温度；
根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
进一步地，所述根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的所述第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
使用第二拟合函数拟合各组所述第一温度、第二温度和第三温度；所述第二拟合函数使得当所述第三温度不变、所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第二拟合函数中，当所述第三温度为设定值时所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
本发明的有益效果是：实施例中的电子降温仪可以自动确定制冷目标温度，并据此确定制冷功率，可以避免盲目设定一个不可达到的目标温度，实现以较高的效率尽快制冷，从而达到良好的散热效果。而且，制冷目标温度是电子降温仪根据检测到的温度自动设定的，无需使用者人工设置，从而具有较高的易用性。
附图说明
图1为实施例中自动电子降温仪的结构示意图；
图2和图3为实施例中将各组第一温度和第二温度拟合成温度曲线的示意图；
图4为实施例中自动电子降温仪的结构示意图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，自动电子降温仪包括制冷单元、第一温度传感器、第二温度传感器以及控制单元。其中，制冷单元可以基于半导体制冷原理进行制冷，当制冷单元制冷时，将形成一个温度比周围环境更低的区域，本实施例中将这个区域称为制冷区域。电子降温仪的原理是，当使用者使用电子降温仪的时候，将电子降温仪固定在发热部位附近的位置，将制冷区域与人体发热区域接触，使得发热区域的热量传递到制冷区域，实现退烧效果。具体地，制冷区域可以是导热材料的表明，而导热材料与制冷单元连接，例如使用半导体制冷片作为制冷单元时，导热材料的一端与半导体制冷片的冷端连接，导热材料的另一端为制冷区域。本实施例中，发热区域可以是额头等，具体地，发热可以指人体机能运行而发出热量，并不限于是作为疾病意义上的发热。
本实施例中，在电子降温仪的制冷区域之内安装一个第一温度传感器，当制冷单元工作时，第一温度传感器可以检测制冷区域处的实时温度，即第一温度。
本实施例中，电子降温仪设有一个第二温度传感器，当使用电子降温仪时，第二温度传感器与使用者的发热区域接触，第二温度传感器可以检测发热区域处的实时温度，即第二温度。由于使用电子降温仪时，电子降温仪的制冷区域与发热区域接触，因此可以将第二温度传感器安装在制冷区域处，第二温度传感器与制冷区域之间用隔热材料隔开，避免第二温度传感器受制冷区域影响。也可以将第二温度传感器安装在电子降温仪的制冷区域以外的位置，例如制冷区域附近，使得第二温度传感器既可以检测发热区域处的第二温度，又可以避免受制冷区域影响。
本实施例中，可以使用单片机作为控制单元，即控制单元具有数据存储能力、通信能力和数据处理能力。控制单元分别与制冷单元、第一温度传感器和第二温度传感器连接，因此控制单元能够从第一温度传感器和第二温度传感器接收数据，检测制冷区域处的实时温度即第一温度，以及发热区域处的实时温度即第二温度。
本实施例中，控制单元执行计算机程序，根据第一温度和第二温度，确定制冷目标温度和制冷功率，根据制冷目标温度和制冷功率控制制冷单元。
具体地，控制单元执行以下步骤：
A1.获取多组第一温度和第二温度；同一组中的第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
A2.使用第一拟合函数将各组第一温度和第二温度拟合成温度曲线，其中，第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时第一温度存在极限；
A3.将第一拟合函数中第一温度的极限值确定为制冷目标温度；
A4.根据设定的制冷目标时间和制冷目标温度，确定制冷功率。
步骤A1中，控制单元在多个不同的时刻分别采集第一温度和第二温度，从而获取到多组第一温度和第二温度，包括
Figure BDA0002753905710000041
以及
Figure BDA0002753905710000042
其中
Figure BDA0002753905710000043
表示在tn时刻测得的第一温度，
Figure BDA0002753905710000044
表示在tn时刻测得的第二温度。
步骤A2中，控制单元建立坐标系，将第一温度和第二温度视为变量进行描点，如图2所示。描点之后，使用第一拟合函数将各组第一温度和第二温度拟合成温度曲线，如图3所示。本实施例中，所使用的第一拟合函数有以下性质：以第二温度为自变量，当第二温度趋向无穷大时第一温度存在极限。满足条件的第一拟合函数包括一元的指数函数等。
步骤A3中，将第一拟合函数中第一温度的极限值，也就是第二温度趋向无穷大时第一温度的极限值，确定为制冷目标温度。制冷目标温度是希望制冷区域能够达到的制冷温度。
步骤A4中，可以设定一个固定的制冷目标时间，或者通过人机交互获取使用者设定的制冷目标时间。其中，制冷目标时间是希望从电子降温仪开机开始，制冷区域达到制冷温度所花费的时间。由于制冷区域的热容是一个固定值，而每个使用者单位时间的发热量也可以视为一个定值，因此可以结合制冷目标时间来计算出制冷区域达到制冷温度的总制冷量，根据总制冷量和制冷目标时间，可以确定制冷功率。控制单元通过控制向制冷单元输出的电压、电流等参数，可以控制制冷单元的制冷功率。
本实施例中，通过执行步骤A1-A4，利用了发热区域的实时温度与制冷区域的实时温度之间的关联关系，利用曲线拟合的方式，假定当发热区域的温度升高时制冷区域能够达到的最低温度，将这一温度确定为制冷目标温度，并据此确定制冷功率，可以避免盲目设定一个不可达到的目标温度，实现以较高的效率尽快制冷，从而达到良好的散热效果。而且，制冷目标温度是电子降温仪根据检测到的温度自动设定的，无需使用者人工设置，从而具有较高的易用性，能够满足儿童和老年人等群体的需求。
本实施例中，参照图1，电子降温仪上设有固定单元，固定单元可以是胶带、铰链以及塑料支架等装置，具体地，胶带通过铰链与塑料支架连接，塑料支架安装制冷单元，制冷单元内部的外壳内集成控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器。胶带两端设有魔术贴，使用者可以将胶带环绕自己头部一圈后用魔术贴贴合胶带两端，使得电子降温仪可以固定在使用者头部，制冷区域与发热区域接触，启动电子降温仪进行制冷。
本实施例中，参照图4，自动电子降温仪还包括第三温度传感器。第三温度传感器可以安装在制冷单元的外壳的表面，并且在远离制冷区域的位置，第三温度传感器用来检测外界使用环境的实时温度，即第三温度。
本实施例中，控制单元执行计算机程序，根据第一温度和第二温度，确定制冷目标温度和制冷功率，根据制冷目标温度和制冷功率控制制冷单元。
具体地，控制单元执行以下步骤：
B1.获取多组第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
B2.使用第二拟合函数拟合各组第一温度、第二温度和第三温度；第二拟合函数使得当第三温度不变、第二温度趋向无穷大时第一温度存在极限；
B3.将第二拟合函数中，当第三温度为设定值时第一温度的极限值确定为制冷目标温度；
B4.根据设定的制冷目标时间和制冷目标温度，确定制冷功率。
本实施例中，步骤B1-B4的原理与步骤A1-A4的原理相同，区别在于步骤B1-B4中多考虑了一个参量，也就是外界使用环境的实时温度即第三温度，相应地，所使用的第二拟合函数有以下性质：以第二温度和第三温度为自变量，当第三温度不变、第二温度趋向无穷大时第一温度存在极限，具体地，第二拟合函数可以是二元的指数函数等。
本实施例中，参照图4，自动电子降温仪还包括压力传感器。压力传感器可以安装在制冷区域上，当使用者使用电子降温仪，将固定单元固定在身体的一个部位上，将制冷区域与发热区域接触，发热区域会向压力传感器施加压力，压力传感器产生压力信号发送至控制单元，触发控制单元进行工作模式的切换，具体地，可以是从关机模式到开机模式的切换。通过设置压力传感器，可以起到开关按钮的作用，使用者佩戴好电子降温仪即可开机，免去操作其他按钮进行开机的麻烦，进一步提高电子降温仪的易用性。
对于本实施例中的电子降温仪的控制，可以编写计算机程序，将计算机程序写入至电子降温仪的控制单元中。计算机程序被运行后，控制单元可以执行以下步骤：
S1.从制冷区域检测第一温度；所述制冷区域用于供人体发热区域接触；
S2.从人体发热区域检测第二温度；
S3.根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率；
S4.根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
进一步地，步骤S3，也就是根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率这一步骤，包括：
S301A.获取多组所述第一温度和第二温度；同一组中的所述第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
S302A.使用第一拟合函数拟合各组所述第一温度和第二温度拟合成温度曲线；所述第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
S303A.将所述第一拟合函数中所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
S304A.根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
进一步地，控制方法还包括以下步骤：
S5.从使用环境检测第三温度；
S6.根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
进一步地，步骤S3，也就是根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率这一步骤，包括：
S301B.获取多组所述第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的所述第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
S302B.使用第二拟合函数拟合各组所述第一温度、第二温度和第三温度；所述第二拟合函数使得当所述第三温度不变、所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
S303B.将所述第二拟合函数中，当所述第三温度为设定值时所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
S304B.根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
通过执行实施例中的控制方法，可以实现实施例中的电子降温仪的相同技术效果。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.自动电子降温仪，其特征在于，包括：
制冷单元，用于制冷形成制冷区域，所述制冷区域用于供人体发热区域接触；
第一温度传感器，用于从所述制冷区域检测第一温度；
第二温度传感器，用于从人体发热区域检测第二温度；
控制单元，分别与所述制冷单元、第一温度传感器和第二温度传感器连接，用于根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制所述制冷单元。
2.根据权利要求1所述的自动电子降温仪，其特征在于，所述根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度和第二温度；同一组中的所述第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
使用第一拟合函数拟合各组所述第一温度和第二温度；所述第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第一拟合函数中所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
3.根据权利要求2所述的自动电子降温仪，其特征在于，还包括：
第三温度传感器，与所述控制单元连接，用于从使用环境检测第三温度；
所述控制单元还用于根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制所述制冷单元。
4.根据权利要求3所述的自动电子降温仪，其特征在于，所述根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的所述第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
使用第二拟合函数拟合各组所述第一温度、第二温度和第三温度；所述第二拟合函数使得当所述第三温度不变、所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第二拟合函数中，当所述第三温度为设定值时所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
5.根据权利要求3所述的自动电子降温仪，其特征在于，还包括：
压力传感器，与所述控制单元连接，用于检测人体发热区域对所述制冷区域产生的压力，从而产生压力信号；所述压力信号用于触发所述控制单元进行工作模式的切换。
6.根据权利要求5所述的自动电子降温仪，其特征在于，还包括：
固定单元，用于安装所述制冷单元、控制单元、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和压力传感器；
所述固定单元设有魔术贴。
7.自动电子降温仪的控制方法，其特征在于，包括：
从制冷区域检测第一温度；所述制冷区域用于供人体发热区域接触；
从人体发热区域检测第二温度；
根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率；
根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一温度和所述第二温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度和第二温度；同一组中的所述第一温度和第二温度是在同一时刻检测到的；
使用第一拟合函数拟合各组所述第一温度和第二温度拟合成温度曲线；所述第一拟合函数使得当所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第一拟合函数中所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：
从使用环境检测第三温度；
根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，根据所述制冷目标温度和所述制冷功率控制对所述制冷区域的制冷。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一温度、所述第二温度和所述第三温度确定制冷目标温度和制冷功率，包括：
获取多组所述第一温度、第二温度和第三温度；同一组中的所述第一温度、第二温度和第三温度是在同一时刻检测到的；
使用第二拟合函数拟合各组所述第一温度、第二温度和第三温度；所述第二拟合函数使得当所述第三温度不变、所述第二温度趋向无穷大时所述第一温度存在极限；
将所述第二拟合函数中，当所述第三温度为设定值时所述第一温度的极限值确定为所述制冷目标温度；
根据设定的制冷目标时间和所述制冷目标温度，确定所述制冷功率。
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