CN206699469U - 一种智能恒温口罩 - Google Patents

Abstract

本新型公开一种智能恒温口罩,包括对流经口罩的风进行制冷/加热的半导体制冷片、设置在半导体制冷片的冷端和热端的散热片、设在口罩、出风口散热片上及进风口扇热片与口罩内腔之间的温度传感器,三温度传感器分别用于采集口罩、散热片的温度及采集经加热/制冷后的空气的温度并产生温度信号传送给主控MCU;主控MCU设由下限温度与上限温度,主控MCU响应于温度传感器所测环境温度低于下限温度而产生加热信号,并响应于温度传感器所测环境温度信号高于上限温度而产生制冷信号;恒温驱动电路,依据主控MCU接收的加热信号/制冷信号使半导体制冷片电极翻转,从而使冷端和热端匹配响应并制冷/加热;还包括由主控MCU调速控制为口罩送风/排气的风扇。

Description

一种智能恒温口罩

技术领域

本实用新型涉及智能口罩技术领域,尤其是一种智能恒温口罩。

背景技术

随着工业的发展,地球的环境气候发生了巨大的变化,使的人们日常生活环境变得越来越差。现实生活中,“霾”是距离人们生活最近也是对人们生活影响最大的一种环境变化。“霾”的出现,最直接的影响是影响人们的交通出行,而间接及长久的影响上,在“霾”的环境下生活，各种疾病也随之而生,最常见的就是呼吸道疾病,而鼻炎就是其中最为突出的“代表”。

鼻炎是因为病毒感染或是身体其他部位的疾病引起的鼻腔粘膜发炎,鼻炎困扰着这个社会的部分群体,鼻腔在人体中好像是一个空气调节器,它不仅仅能够感知各种气味,发挥“通风”的过滤作用;北方冬天正是雾霾盛行的季节，天气不但有雾霾,而且很冷,普通的电动口罩在解决了防雾霾的问题同时给消费者带来了冷空气袭鼻的尴尬境地,为了避免太冷对有呼吸道疾病人群带来二次伤害,它对吸进来的空气还进行时时加温处理;鼻腔里的黏膜可以感受到有气体进入鼻腔内的,尤其是鼻甲的黏膜，假如黏膜受伤或被损坏，“空调”的作用便会减弱,呼吸时就会感到一股凉风直接刺到肺里了,因为鼻子它不能加温加湿了,这种感觉是非常难受的,这就是“空鼻症”患者的痛处。冬天,天气寒冷并且干燥,尤其是在室外,“空鼻症患者”呼入的空气太冷,呼入过量的冷空气,对呼吸道和肺都有极大的影响。而目前的口罩在寒冷的天气下只能挡住寒风,对于鼻炎患者来说,起不到很好的保护鼻腔的效果。

因此,中国专利:一种恒温口罩(专利号:201510504268.3)就披露了一种解决现有口罩的存在的不能很好保护鼻腔的问题的技术方案。

但对于上述专利所披露的口罩及现有技术中的普通口罩而言:在冬天或是寒冷季节,佩戴者呼出的气易形成水汽而造成“哈气”现象,同时,现有的电动口罩为匹配送风效果,冬天使用时也常常开启送风功能,而采用电动送风,气温低时,送入冷风让人更容易感冒及引发鼻炎,而且人体长时间呼吸低温空气,会带来的一些更严重的呼吸道疾病。

实用新型内容

本实用新型的解决的技术问题是针对上述现有技术中的存在的缺陷,提供一种智能恒温口罩,该智能恒温口罩采用单片机控制,多温度传感器采集温度，自动调节口罩进风口温度恒定在适宜人体需要的温度范围,进风量多档位可选,适应不同人群呼吸的需求。

为解决上述技术问题,本实用新型采取的技术方案如下:一种智能恒温口罩,包括:

半导体制冷片,半导体制冷片具有活动转换的冷端和热端,并对流经所述口罩的空气进行匹配制冷/加热;

散热片,半导体制冷片的冷端和热端均设一散热片,两散热片在位置上分别位于所述口罩的进风口和出风口上,并分别用于对位于进风口侧的冷端/热端散热和吸收位于出风口侧的冷端/热端的热量;

温度传感器,所述口罩上、出风口的散热片上及进风口的散热片与所述口罩内腔之间均设有一温度传感器,三所述温度传感器分别用于采集环境、出风口的散热片的温度及采集经进风口侧的冷端/热端制冷/加热后的空气的温度并产生温度信号传送给主控MCU;

主控MCU,其内配置有设定的下限温度与上限温度,所述主控MCU响应于安设在所述口罩上的温度传感器传送的温度信号低于下限温度而产生加热信号,并响应于安设在所述口罩上的温度传感器传送的温度信号高于所述上限温度而产生所述制冷信号;

恒温驱动电路,与主控MCU和半导体制冷片电连接,并依据所述主控MCU接收的信号/制冷信号使所述半导体制冷片电极翻转,从而使冷端和热端匹配响应并制冷/加热；

供电电路,该供电电路包括锂电池、锂电池充电模块及升压模块,所述锂电池充电模块用于为所述锂电池充电,而所述锂电池输出电源并匹配所述升压模块的升压提供所述口罩工作的电源；

风扇,安设在所述口罩的进风口位置上并由主控MCU调速控制为所述口罩送风。

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,还包括按键,所述按键包括启/停按键和模式按键;所述启/停按键用于控制所述口罩的启动/关闭及风扇调速,所述模式按键用于开启或关闭所述半导体制冷片制冷/加热。

在上述技术方案中,还包括过滤模块,所述过滤模块安设进风口位置上,并用于对由所述风扇吸入所述口罩的空气进行过滤、消毒及杀菌。

在上述技术方案中,还包括安设在出风口位置处的单向出气阀,所述风扇吸气过多和/或使用者呼气时所述单向出气阀匹配开启,隔绝送入所述口罩的空气与排出的气进行混合。

在上述技术方案中,所述主控MCU为HT66F30型号单片机。

在上述技术方案中,所述风扇为涡轮离心风扇。

在上述技术方案中,所述温度传感器为NTC温度传感器。

在上述技术方案中,所述供电电路的锂电池充电模块包括TP4056充电IC和匹配的周边电阻电容，所述TP4056充电IC的输入电压正输入端（VCC）和电源地(GND)分别连接USB电源端子的正极和负极，其电源地(GND)与所述锂电池共地,所述锂电池的正极电连接所述TP4056充电IC的电池连接端(BAT+),所述TP4056充电IC的电池充电完成指示端口(STDBY)还与所述主控MCU的U2-3数据I/O口电连接,所述锂电池充电完成后，所述TP4056充电IC发送充电完成信号至所述主控MCU。

在上述技术方案中,所述供电电路的升压模块包括MP3429升压IC和匹配的周边电阻电容,所述MP3429升压IC的电源输入端口(VIN)与所述锂电池的正极之间串接有由AO4453开关管、S8050三极管及匹配的电阻电容构成的开关控制电路,其中,所述AO4453开关管的源极(S)电连接所述锂电池的正极,其漏极(D)电连接所述MP3429升压IC的电源输入端口(VIN),其栅极（G）串接一限流电阻连接所述锂电池的正极；而所述S8050三极管的集电极(c)通过串接一电阻与所述AO4453开关管的栅极(G)电连接，其基极(b)串接一电阻连接所述主控MCU的U2-12数据I/O口,其射极(e)下拉到地,所述主控MCU经U2-12数据I/O口输出高低电平,使所述S8050三极管、AO4453开关管依次导通/截止，而所述MP3429升压IC匹配启动/停止升压工作;所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)和反馈端口(FB)则匹配电连接所述恒温驱动电路,并提供匹配功率输出的电源电压。

在上述技术方案中,所述恒温驱动电路包括多路功率匹配支路和电极翻转驱动电路;

其中,所述多路功率匹配支路的每一路功率匹配支路均为由NPN3904三极管组成的开关电路,每一NPN3904三极管的集电极(b)串接一电阻电连接所述MP3429升压IC的反馈端口(FB),且所述NPN3904三极管的集电极(b)还电连接所述电极翻转驱动电路的正极和所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT),所述NPN3904三极管的基极(c)串接一电阻与所述主控MCU的一数据I/O口电连接,所述主控MCU通过匹配的数据I/O口输出高低电平控制对应的功率匹配支路的NPN3904三极管导通,使所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)输出匹配的电源电压为所述电极翻转驱动电路供电；

所述电极翻转电路包括并联的第一电极支路和第二电极支路,所述第一电极支路和第二电极支路均包括串接的AO4453 MOS管和AO4404B MOS管,而第一电极支路和第二电极支路的所述AO4453 MOS管的源极(S)均与所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)连接,两AO4453 MOS管的漏极(D)分别与所述半导体制冷片的两电极连接,两AO4453 MOS管的栅极(G)均串联一电阻连接到所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT),且第一电极支路/第二电极支路的所述AO4453 MOS管的栅极(G)还串联一电阻后与第二电极支路/第一电极支路的所述AO4453 MOS管的漏极(D)连接;所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管的漏极(D)均与对应支路的所述AO4453 MOS管的漏极(D)连接,而每一所述AO4404B MOS管的源极(S)均连接到地,且每一AO4404B MOS管的栅极(G)与其自身的源极(S)之间串接一下拉电阻,所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管的栅极(G)还串接一电阻分别连接到所述主控MCU的U2-16数据I/O口和U2-17数据I/0口;所述主控MCU的U2-16数据I/O口或U2-17数据I/0口输出高低电平,所述第一电极支路/第二电极支路的AO4404B MOS管和AO4453 MOS管依次导通,所述第一电极支路/第二电极支路被界定为正电极支路,而对所述第二电极支路/第一电极支路则界定为负电极支路;所述第一电极支路和第二电极支路交替翻转,使所述半导体制冷片的冷端/热端匹配工作而对送入所述口罩的风进行制冷/加热。

本实用新型的有益效果在于:本实用新型的智能恒温口罩采用单片机控制,多温度传感器采集温度,自动调节口罩进风口温度恒定在适宜人体需要的温度范围,进风量多档位可选;本实用新型的智能恒温口罩的优点如下:

一是,具有防雾霾、除臭、杀菌、除甲醛、除臭氧过滤模块,能防雾霾、吸尘、除臭味、杀菌、消除甲醛污染和臭氧污染;

二是,采用低能耗、高风量、低噪音的涡轮离心风扇,使佩戴者始终保持呼吸顺畅,解决普通口罩戴上闷、热、呼吸阻力大等问题；

三是,口罩的出风口设有单向出气阀,该单向出气阀在风扇吸入超人体多余气和/或使用者呼气时所述单向出气阀匹配开启,当人吸气时单向出气阀匹配关闭，从而保证佩戴者每次吸气都是经过过滤后的空气;

四是,口罩在进风口处装有可制热/制冷功能的制冷片和散热片,能及时给风扇抽进的空气加热/制冷,从而保证了口罩进气的温度保持在适合人体呼吸的范围内;同时改善了现有所有口罩内有哈气（水汽）问题，保持口罩内干爽清洁；

五是,口罩经过单向出气阀排出的废气,还要经过制冷片的冷端/热端及匹配的散热器,从而可以进一步改善制冷片的性能,更有效的保证制冷片正常工作；

六是,口罩贴脸部分设置软胶、贴脸密封效果好。

附图说明

图1是本实用新型智能恒温口罩的结构框图；

图2是本实用新型智能恒温口罩的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

附图1-2实例本实用新型的一种具体实施例。在对本申请的口罩进行具体阐述之前，本说明书先对本申请口罩所需求的半导体制冷片的构造及工作原理进行阐述:半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。半导体制冷片的工作运转是用直流电流,它既可制冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热,这个效果的产生就是通过热电的原理。实际中制冷片由两片陶瓷片组成,其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋）,这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。半导体制冷片的工作原理是:当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端,而由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端。

参考附图1-2,一种智能恒温口罩的具体实施例,它包括半导体制冷片1、散热片2、温度传感器3、主控MCU4、恒温驱动电路、风扇5、供电电路、按键6、过滤模块7和单向出气阀8。其中,所述供电电路包括锂电池、锂电池充电模块及升压模块,所述锂电池充电模块用于为所述锂电池充电,而所述锂电池输出电源并匹配所述升压模块的升压提供所述口罩工作的电源;所述风扇5安设在所述口罩的进风口位置上,所述风扇5由所述主控MCU4驱动调速转动且将外部空气吸入所述口罩,本实施例中,所述风扇5优选涡轮离心风扇;所述过滤模块7也是安设在所述口罩的进风口位置上的，且所述过滤模块7是安装在所述风扇5外端,所述过滤模块7设置了包括防雾霾、除臭、杀菌、除甲醛、除臭氧等功能的膜、过滤栅格及杀菌装置,该过滤模块7在位置上及功能上被设置为能对由所述风扇5吸入所述口罩的风进行过滤、消毒及杀菌,也就是吸入口罩的风先经过过滤模块7过滤、杀菌及消毒,再流经风扇5而吸入口罩内腔;所述半导体制冷片1在位置上并与所述口罩的进风口和出风口正对，同时在位置上还位于所述过滤模块7和风扇5的后部,从而在风扇5将外部空气从进风口吸入口罩并经过滤模块过滤后的风能流经所述半导体制冷片1;而所述半导体制冷片1具有能活动转换的冷端101和热端102,并对流经所述口罩的空气进行匹配制冷/加热;具体的是,当所述半导体制冷片1与所述进风口相对应的端为冷端101时，半导体制冷片1的与出风口相对应的一端则对应为热端102,此时,由风扇5沿进风口吸入所述口罩的空气先过滤模块7过滤后在流经风扇5直至所述半导体制冷片1的冷端101进形制冷,而此时,所述半导体制冷片1的热端则对应对呼出口罩的废气进行加热,避免口罩出现“哈气”；反之,当所述半导体制冷片1与所述进风口相对应的端为热端102时,半导体制冷片1的与出风口相对应的一端则为冷端101,此时,由风扇5沿进风口吸入所述口罩的空气先过滤模块7过滤后在流经风扇5直至所述半导体制冷片1的热端102进形制热,而此时,所述半导体制冷片1的冷端则对应对呼出口罩的废气进行降温制冷,同样避免口罩出现“哈气”;所述单向出气阀8是安设在所述出风口位置上的，当所述风扇5吸入超过人体呼吸量和/或使用者呼气时所述单向出气阀8匹配开启,隔绝送入所述口罩的风与排出的气进行混合,从而保证了佩戴者每次吸气都是经过过滤后的空气;所述半导体制冷片1的冷端101和热端102上均安设有一所述散热片2,两散热片2在位置上分别位于所述口罩的进风口和出风口上,安设在所述出风口位置上的散热片2用于吸收半导体制冷片1的与出风口相对应的一端（或为冷端，或为热端）的热量，而安设在所述进风口位置上的散热片2用于对半导体制冷片1的与所述进风口相对应的冷端/热端进行热量挥散，对半导体制冷片1的该端周围的空气/风进行加热或制冷;所述口罩外表面上、位于出风口的散热片2上及进风口的散热片2与所述口罩内腔之间均设有一所述温度传感器3,三所述温度传感器3分别用于采集环境的实时温度、位于出风口的散热片2的温度及采集经进风口侧的冷端/热端制冷/加热后的空气的温度，三所述温度传感器3采集匹配的温度产生温度信号并传送给主控MCU4;本实施例中,所述主控MCU4为HT66F30型号单片机,且所述主控MCU4接收三所述温度传感器3传送的温度信号,其内配置有设定的下限温度与上限温度,本实施例中,下限温度设定为15℃,而上限温度设定为28℃;所述主控MCU4响应于安设在所述口罩外表面上的温度传感器3传送的温度信号低于下限温度而产生加热信号,并且所述主控MCU4响应于安设在所述口罩上的温度传感器3传送的温度信号高于所述上限温度而产生所述制冷信号;而所述恒温驱动电路电连接所述主控MCU4和半导体制冷片1,并依据所述主控MCU4接收的加热信号/制冷信号使所述半导体制冷片1电极翻转,从而使冷端101和热端102匹配响应并对送入口罩的风进行制冷/加热及对呼出口罩的废气进行加热/制冷;具体的是,当安设在所述口罩外表上的温度传感器3采集环境的温度低于15℃时,就表明环境温度属于寒冷,此时,主控MCU4通过将半导体制冷片1的两电极进行匹配翻转,使半导体制冷片1与进风口相对应的端为热端102并匹配制热，使吸入所述口罩的空气/风的温度维持在16℃～22℃;而当安设在所述口罩上的温度传感器3采集环境的温度高于28℃时,就表明环境温度属于高温,主控MCU4通过将半导体制冷片1的两电极进行匹配翻转,使半导体制冷片1与进风口相对应的端为冷端102并匹配制冷,使吸入所述口罩的空气/风的温度维持在22℃～26℃。而上述制冷/制热过程中,半导体制冷片1与出风口相对应的端则对呼出的气进行匹配的制热/制冷,从而避免呼出的气形成“哈气”。需要说明的是,所述主控MCU4还能依据安设在所述出风口的散热片2上的温度传感器3采集的温度信号对所述出风口相对应于所述半导体制冷片1的一端(或热端,或冷端)制热/制冷功率/效率进行控制,从而使半导体制冷片1能更有效的工作,实际中,当安设在所述出风口的散热片2上的温度传感器3采集的与出风口相对的半导体制冷片1的端的温度显示该端温度过高,表示所述出风口的散热片2散热过慢或者所述供电电路供所述半导体制冷片1匹配的该端的制热功率过大，所述主控MCU4通过控制供电电路的功率输出从而避免使半导体制冷片1的该端因过载工作而损坏,当然,当所述出风口相对应于所述半导体制冷片1的一端温度过低,所述主控MCU4则进行反向控制;所述主控MCU4也能依据安设在进风口的散热片2与所述口罩内腔之间的温度传感器3采集的制冷/加热后的空气/风的温度信号对半导体制冷片1的与进风口相对应的端的功率进行控制,当该处的温度传感器3采集的温度信号指示加热后的空气/风的温度低于/高于半导体制冷片1制冷状态所对应的温度(22℃～26℃）/制热状态所对应的温度(16℃～22℃）时,所述主控MCU4通过控制供电电路输出匹配的功率使半导体制冷片1进行匹配的制冷/加热调整。所述按键5安设在所述口罩的表体上,且所述按键6包括启/停按键和模式按键;所述启/停按键(在附图2中对应为ON/OFF按键)用于控制所述口罩的启动/关闭及风扇调速,所述模式按键用于开启或关闭所述半导体制冷片1制冷/加热,而所述模式按键在实际中用于供佩戴者模式口罩进行制冷/加热，在口罩实际的使用过程中,口罩的制冷/加热是自动完成的,也就是由主控MCU4进行智能控制的，所述模式按键只用与佩戴者熟悉所述口罩工作原理时使用。

实际中,口罩初上电时为待机状态,按一下ON/OFF键开启口罩,这时主控MCU4检测当前环境温度,当环境温度低于15℃时,开启制热功能,并且温度控制在16℃至22℃之间。当环境温度高于28℃时,开启制冷功能,并且温度控制在22℃至26℃之间。而风扇5在初始是不转的，按一下ON/OFF键,风扇5工作为低档;再按一下ON/OFF键，风扇5工作为中档;再按一下ON/OFF键,风扇5工作为高档;再按一下ON/OFF键,风扇5停止不转;在任何状态下,长按ON/OFF键3S进入待机状态,停止所有工作。

参考附图2，所述供电电路的锂电池充电模块包括TP4056充电IC(U2)和匹配的周边电阻电容(R1、R2、R8、R9、C5、C11),所述锂电池充电模块还包括用两肖特基二极管(D1、D2)和NPN3904三极管(Q2),所述TP4056充电IC(U2)的输入电压正输入端(VCC)串联电阻R1连接USB电源端子(USB1)的正极,而所述TP4056充电IC(U2)的电源地(GND)连接USB电源端子(USB1)的正极,其电源地(GND)与所述锂电池共地,所述锂电池的正极电连接所述TP4056充电IC（U2）的电池连接端(BAT+),所述TP4056充电IC(U2)的电池充电完成指示端口(STDBY)还与所述主控MCU(U3)的U2-3数据I/O口电连接,所述锂电池充电完成后,所述TP4056充电IC(U2)发送充电完成信号至所述主控MCU(U3),所述TP4056充电IC(U2）的电池连接端(BAT+)还串接肖特基二极管D2和电容C5连接到地,该肖特基基二极管D2和电容C5构成所述TP4056充电IC（U2）的电池连接端(BAT+)的尖端脉冲消除支路，且所述肖特基二极管D2的阴极对应为VDD的等电势点;所述USB电源端子(USB1)的正极与VDD之间安设肖特基二极管D1;所述USB电源端子(USB1)的正极串接两电阻(R2、R8)对地,该两电阻(R2、R8）的中间连接点连接NPN3904三极管(Q2)的基极(b),该NPN3904三极管(Q2)射极(e)对地,而其集电极(c)则与所述主控MCU(U3)的U2-1数据I/O口电连接,当USB电源端子(USB1)的连通外部电源，该NPN3904三极管(Q2)导通,使主控MCU(U3)的U2-1数据I/O口下拉到地,所述主控MCU(U3)读取该I/O的电平为低，表示锂电池充电模块开始充电。

参考附图2，所述供电电路的升压模块包括MP3429升压IC(U1)和匹配的周边电阻电容(R3、R5、R7、R10、R12、R13、R18、C1-C4、C7-C10、C12-C13),所述MP3429升压IC(U1)的电源输入端口(VIN)与所述锂电池的正极(BAT+)之间串接有由AO4453开关管(Q1)、S8050三极管(Q3)及匹配的电阻(R5、R10、R13、R18)构成的开关控制电路,其中,所述AO4453开关管(Q1)的源极(S)电连接所述锂电池的正极(BAT+),其漏极(D)电连接所述MP3429升压IC(U1)的电源输入端口(VIN),其栅极（G）串接一限流电阻(R5)连接所述锂电池的正极(BAT+);而所述S8050三极管(Q3)的集电极(c)通过串接一电阻(R10)与所述AO4453开关管(Q1)的栅极(G)电连接,其基极(b)串接一电阻(R13)连接所述主控MCU(U3)的U2-12数据I/O口,其射极(e)下拉到地, S8050三极管(Q3)的射极(e)与基极(b)之间还串接有电阻(R18);所述主控MCU(U3)经U2-12数据I/O口输出高低电平,使所述S8050三极管(Q3)、AO4453开关管(Q1)依次导通/截止，而所述MP3429升压IC(U1)匹配启动/停止升压工作;所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT)连接有由电容C2-C4并联构成的滤波电路，消除所述MP3429升压IC(U1)的电源输出的纹波,同时,所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口（OUT）与其反馈端口(FB)串接有电阻R3,其反馈端口(FB)还串接电阻R7到地，电阻R3和电阻R7构成所述MP3429升压IC(U1)的反馈采用电路;所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT)和反馈端口(FB)则匹配电连接所述恒温驱动电路,并提供匹配功率输出的电源电压,也就是反馈端（FB）是采集所述MP3429升压IC(U1)的输出电压以及提供给所述恒温驱动电路的电压值而使所述MP3429升压IC(U1)调整输出。

参考附图2，所述恒温驱动电路包括多路功率匹配支路和电极翻转驱动电路;本实施例中，功率匹配支路设置为三路,每一路对应着由所述MP3429升压IC(U1)的输出的一电压值,多个电压值为所述半导体制冷片1以不同功率工作的电压值,而附图2中，至少实例了几个具体电压值,实际中会根据需求进行设定;所述多路功率匹配支路的每一路功率匹配支路均为由NPN3904三极管组成的开关电路,参考附图2，三路功率匹配支路的NPN3904三极管分别为Q4-Q6，每一NPN3904三极管(Q4-Q6)的集电极(b)串接一电阻(R14或R15或R16)电连接所述MP3429升压IC(U1)的反馈端口(FB),且所述NPN3904三极管(Q4-Q6)的集电极(b)还电连接所述电极翻转驱动电路的正极和所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT),所述NPN3904三极管(Q4-Q6)的基极(c)串接一电阻(R20或R21或R22)与所述主控MCU(U3)的一数据I/O口(U2-13或U2-14或U2-15)电连接,所述主控MCU(U3)通过匹配的数据I/O口(U2-13或U2-14或U2-15)输出高低电平控制对应的功率匹配支路的NPN3904三极管(Q4或Q5或Q6)导通,使所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT)输出匹配的电源电压为所述电极翻转驱动电路供电；

而所述电极翻转电路包括并联的第一电极支路和第二电极支路,所述第一电极支路和第二电极支路均包括串接的AO4453 MOS管(Q7、Q8)和AO4404B MOS管(Q11、Q12),而第一电极支路和第二电极支路的所述AO4453 MOS管(Q7、Q8)的源极(S)均与所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT)连接,两AO4453 MOS管(Q7、Q8)的漏极(D)分别与所述半导体制冷片1的两电极(OUT1、OUT2)连接,两AO4453 MOS管(Q7、Q8)的栅极(G)均串联一电阻(R28或R30)连接到所述MP3429升压IC(U1)的电源输出端口(OUT),且第一电极支路/第二电极支路的所述AO4453 MOS管(Q8/Q7)的栅极(G)还串联一电阻(R31/R32)后与第二电极支路/第一电极支路的所述AO4453 MOS管(Q7/Q8)的漏极(D)连接;所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管(Q11/Q12)的漏极(D)均与对应支路的所述AO4453 MOS管(Q8/Q7)的漏极(D)连接,而每一所述AO4404B MOS管(Q11/Q12)的源极(S)均连接到地,且每一AO4404BMOS管(Q11/Q12)的栅极(G)与其自身的源极(S)之间串接一下拉电阻(R39/R40),所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管(Q11/Q12)的栅极(G)还串接一电阻(R37/R38)分别连接到所述主控MCU(U3)的U2-16数据I/O口和U2-17数据I/0口;所述主控MCU(U3)的U2-16数据I/O口或U2-17数据I/0口输出高低电平,所述第一电极支路/第二电极支路的AO4404B MOS管(Q8/Q7)和AO4453 MOS管(Q11/Q12)依次导通,所述第一电极支路/第二电极支路被界定为正电极支路,而对所述第二电极支路/第一电极支路则界定为负电极支路;所述第一电极支路和第二电极支路交替翻转,使所述半导体制冷片1的冷端/热端匹配工作而对送入所述口罩的风进行制冷/加热。

参考附图2，电路原理图中还设有驱动所述风扇5调档转动的驱动电路,该驱动电路包括由NPN3904三极管(Q10）、K12301 MOS管(Q9)及电阻R33-R36组成，NPN3904三极管(Q10)的基极(c)串接电阻R34连接到主控MCU(U3)的U2-20数据I/O口，其集电极（b）连接K12301 MOS管(Q9)的栅极(G)并串接电阻R33连接到锂电池正极(BAT+）,其射极（e）下拉到地;K12301 MOS管(Q9)的源极(S)连接锂电池正极(BAT+),其漏极(D)连接风扇连接端子的一端口；主控MCU(U3)的U2-20数据I/O口输出不同占空比的脉冲编码调制信号,使NPN3904三极管(Q10）、K12301 MOS管(Q9)匹配导通,从而使所述风扇5以不同档位而进行抽风/排气。

本实施例的口罩,还设置了LED显示电路、按键电路及温度传感器驱动电路，参考附图2，此处不予以详细说明。

本实施例的智能恒温口罩采用单片机控制,多温度传感器采集温度,自动调节口罩进风口温度恒定在适宜人体需要的温度范围,进风量多档位可选;本实施例的智能恒温口罩的优点如下:一是,具有防雾霾、除臭、杀菌、除甲醛、除臭氧过滤模块,能防雾霾、吸尘、除臭味、杀菌、消除甲醛污染和臭氧污染;二是,采用低能耗、高风量、低噪音的涡轮离心风扇,使佩戴者始终保持呼吸顺畅,解决普通口罩戴上闷、热、呼吸阻力大等问题；三是,口罩的出风口设有单向出气阀,该单向出气阀在风扇排气和/或佩戴者出气时打开，风扇送风和/或佩戴者吸气时关闭风扇吸入超人体多余气和/或使用者呼气时所述单向出气阀匹配开启,当人吸气时单向出气阀匹配关闭，从而保证佩戴者每次吸气都是经过过滤后的空气;四是,口罩在出风口处装有可制热/制冷功能的制冷片和散热片,能及时给风扇抽进的空气加热/制冷,从而保证了口罩进气的温度保持在适合人体呼吸的范围内,同时改善了现有所有口罩内有哈气（水汽）问题，保持口罩内干爽清洁;五是,口罩经过单向出气阀排出的废气,还要经过制冷片的冷端/热端及匹配的散热器,从而可以进一步改善制冷片的性能,更有效的保证制冷片正常工作；六是,口罩贴脸部分设置软胶、贴脸密封效果好。

以上并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能恒温口罩,其特征在于,包括:

半导体制冷片,半导体制冷片具有活动转换的冷端和热端,并对流经所述口罩的空气进行匹配制冷/加热;

散热片,半导体制冷片的冷端和热端均设一散热片,两散热片在位置上分别位于所述口罩的进风口和出风口上,并分别用于对位于进风口侧的冷端/热端散热和吸收位于出风口侧的冷端/热端的热量;

温度传感器,所述口罩上、出风口的散热片上及进风口的散热片与所述口罩内腔之间均设有一温度传感器,三所述温度传感器分别用于采集环境、出风口的散热片的温度及采集经进风口侧的冷端/热端制冷/加热后的空气的温度并产生温度信号传送给主控MCU;

主控MCU,其内配置有设定的下限温度与上限温度,所述主控MCU响应于安设在所述口罩上的温度传感器传送的温度信号低于下限温度而产生加热信号,并响应于安设在所述口罩上的温度传感器传送的温度信号高于所述上限温度而产生所述制冷信号;

恒温驱动电路,与主控MCU和半导体制冷片电连接,并依据所述主控MCU接收的信号/制冷信号使所述半导体制冷片电极翻转,从而使冷端和热端匹配响应并制冷/加热；

供电电路,该供电电路包括锂电池、锂电池充电模块及升压模块,所述锂电池充电模块用于为所述锂电池充电,而所述锂电池输出电源并匹配所述升压模块的升压提供所述口罩工作的电源；

风扇,安设在所述口罩的进风口位置上并由主控MCU调速控制为所述口罩送风。

2.根据权利要求1所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:还包括按键,所述按键包括启/停按键和模式按键;所述启/停按键用于控制所述口罩的启动/关闭及风扇调速,所述模式按键用于开启或关闭所述半导体制冷片制冷/加热。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:还包括过滤模块,所述过滤模块安设进风口位置上,并用于对由所述风扇吸入所述口罩的空气进行过滤、消毒及杀菌。

4.根据权利要求3所述的一种智能恒温口罩，其特征在于：还包括安设在出风口位置处的单向出气阀,所述风扇吸气过多和/或使用者呼气时所述单向出气阀匹配开启，隔绝送入所述口罩的空气与排出的气进行混合。

5.根据权利要求4所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述主控MCU为HT66F30型号单片机。

6.根据权利要求5所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述风扇为涡轮离心风扇。

7.根据权利要求6所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述温度传感器为NTC温度传感器。

8.根据权利要求7所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述供电电路的锂电池充电模块包括TP4056充电IC和匹配的周边电阻电容，所述TP4056充电IC的输入电压正输入端（VCC）和电源地(GND)分别连接USB电源端子的正极和负极，其电源地(GND)与所述锂电池共地,所述锂电池的正极电连接所述TP4056充电IC的电池连接端(BAT+),所述TP4056充电IC的电池充电完成指示端口(STDBY)还与所述主控MCU的U2-3数据I/O口电连接,所述锂电池充电完成后，所述TP4056充电IC发送充电完成信号至所述主控MCU。

9.根据权利要求8所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述供电电路的升压模块包括MP3429升压IC和匹配的周边电阻电容,所述MP3429升压IC的电源输入端口(VIN)与所述锂电池的正极之间串接有由AO4453开关管、S8050三极管及匹配的电阻电容构成的开关控制电路,其中,所述AO4453开关管的源极(S)电连接所述锂电池的正极,其漏极(D)电连接所述MP3429升压IC的电源输入端口(VIN),其栅极（G）串接一限流电阻连接所述锂电池的正极；而所述S8050三极管的集电极(c)通过串接一电阻与所述AO4453开关管的栅极(G)电连接，其基极(b)串接一电阻连接所述主控MCU的U2-12数据I/O口,其射极(e)下拉到地,所述主控MCU经U2-12数据I/O口输出高低电平,使所述S8050三极管、AO4453开关管依次导通/截止，而所述MP3429升压IC匹配启动/停止升压工作;所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)和反馈端口(FB)则匹配电连接所述恒温驱动电路,并提供匹配功率输出的电源电压。

10.根据权利要求9所述的一种智能恒温口罩,其特征在于:所述恒温驱动电路包括多路功率匹配支路和电极翻转驱动电路;

其中,所述多路功率匹配支路的每一路功率匹配支路均为由NPN3904三极管组成的开关电路,每一NPN3904三极管的集电极(b)串接一电阻电连接所述MP3429升压IC的反馈端口(FB),且所述NPN3904三极管的集电极(b)还电连接所述电极翻转驱动电路的正极和所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT),所述NPN3904三极管的基极(c)串接一电阻与所述主控MCU的一数据I/O口电连接,所述主控MCU通过匹配的数据I/O口输出高低电平控制对应的功率匹配支路的NPN3904三极管导通,使所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)输出匹配的电源电压为所述电极翻转驱动电路供电；

所述电极翻转电路包括并联的第一电极支路和第二电极支路,所述第一电极支路和第二电极支路均包括串接的AO4453 MOS管和AO4404B MOS管,而第一电极支路和第二电极支路的所述AO4453 MOS管的源极(S)均与所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT)连接,两AO4453 MOS管的漏极(D)分别与所述半导体制冷片的两电极连接,两AO4453 MOS管的栅极(G)均串联一电阻连接到所述MP3429升压IC的电源输出端口(OUT),且第一电极支路/第二电极支路的所述AO4453 MOS管的栅极(G)还串联一电阻后与第二电极支路/第一电极支路的所述AO4453 MOS管的漏极(D)连接;所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管的漏极(D)均与对应支路的所述AO4453 MOS管的漏极(D)连接,而每一所述AO4404B MOS管的源极(S)均连接到地,且每一AO4404B MOS管的栅极(G)与其自身的源极(S)之间串接一下拉电阻,所述第一电极支路和第二电极支路的AO4404B MOS管的栅极(G)还串接一电阻分别连接到所述主控MCU的U2-16数据I/O口和U2-17数据I/0口;所述主控MCU的U2-16数据I/O口或U2-17数据I/0口输出高低电平,所述第一电极支路/第二电极支路的AO4404B MOS管和AO4453 MOS管依次导通,所述第一电极支路/第二电极支路被界定为正电极支路,而对所述第二电极支路/第一电极支路则界定为负电极支路;所述第一电极支路和第二电极支路交替翻转,使所述半导体制冷片的冷端/热端匹配工作而对送入所述口罩的风进行制冷/加热。