CN207339388U - 热感应穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热感应穿戴设备，热感应穿戴设备设有冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；冷端和热端通过导热胶与半导体温差发电模块连接，半导体温差发电模块与电源管理模块电连接；当冷端和热端之间存在温度差时，半导体温差发电模块通过温度差将热端产生的热能转换成电能，并通过电能给锂电池充电，以使锂电池含有电量；当热感应穿戴设备与门锁连接后，电源管理模块通过锂电池中的电量给门锁的电池充电。本实用新型实现了当门锁电池电量不足时，不需要通过太阳能采集模块或动能采集模块给门锁电池充电，而是采用热感应穿戴设备给门锁充电，提高了门锁电池充电的成功率，降低了门锁制作成本。

Description

热感应穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及穿戴设备技术领域，尤其涉及一种热感应穿戴设备。

背景技术

目前常用的支持刷卡开门的智能门锁，大部分都是用电池进行供电。智能门锁所用的电池一般为多节干电池或者单节锂电池。当电池的电量耗尽后，一般通过门锁中的太阳能采集模块或者动能采集模块进行充电。当通过太阳能采集模块进行充电时，需要有太阳光，但绝大多数门锁都是工作在没有太阳光的情况下，因此只能采取灯光等光源，且灯光需要对着太阳能采集模块，一旦这没有灯光等光源，将会导致太阳能采集模块失效，不能给门锁充电。当通过动能采集模块进行充电时，需要有动能输入动能采集模块。如果把动能采集模块放置于门锁的手柄上面，则每次使用时都要用力摇晃手柄，容易损坏手柄，造成门锁损坏。且由于将太阳能采集模块或者动能采集模块都设置于门锁锁体上，导致门锁的体积变大，成本上升。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种热感应穿戴设备，旨在解决现有的电池充电方法容易出现充电失败、或者充电过程中容易造成门锁损坏，门锁制作成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种热感应穿戴设备，所述热感应穿戴设备设有冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；所述冷端为所述热感应穿戴设备与空气接触的部位，所述热端为所述热感应穿戴设备与人体接触的部位；所述冷端和所述热端通过导热胶与所述半导体温差发电模块连接，所述半导体温差发电模块与所述电源管理模块电连接，所述电源管理模块中设置有锂电池；

当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体温差发电模块通过所述温度差将所述热端产生的热能转换成电能，并通过所述电能给所述锂电池充电，以使所述锂电池含有电量；

当所述热感应穿戴设备与门锁连接后，所述电源管理模块通过所述锂电池中的电量给所述门锁的电池充电。

优选地，所述半导体温差发电模块由预设数量的半导体温度差发电单元组成，每一所述半导体温度差发电单元是通过半导体热电材料组成的电偶臂组成，所述电偶臂的上下表面覆盖有陶瓷材料的导热覆盖层。

优选地，当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体热电材料中的空穴和电子向所述冷端扩散，形成温差电动势；所述半导体温差发电模块将所述温差电动势转换成电流。

优选地，所述热感应穿戴设备还设有充电接口，所述充电接口与所述电源管理模块连接。

优选地，所述热感应穿戴设备的冷端是由具备导热性的金属材料制成的。

优选地，所述热感应穿戴设备还设有稳压电路，所述稳压电路与所述半导体温差发电模块电连接；

所述稳压电路用于将所述半导体温差发电模块发送的电压稳定为一个特定值。

优选地，所述热感应穿戴设备还设有保护电路，所述保护电路与所述稳压电路电连接；

所述保护电路用于对所述半导体温差发电模块进行防倒灌和防静电保护。

优选地，所述热感应穿戴设备还设有指示灯，所述指示灯与所述电源管理模块电连接。

优选地，所述电源管理模块还设有控制管理单元，所述控制管理单元与所述锂电池电连接；所述控制管理单元用于执行所述热感应穿戴设备的充电操作。

优选地，所述热感应穿戴设备为热感应手链。

本实用新型通过在热感应穿戴设备中设置冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；所述冷端为所述热感应穿戴设备与空气接触的部位，所述热端为所述热感应穿戴设备与人体接触的部位；所述冷端和所述热端通过导热胶与所述半导体温差发电模块连接，所述半导体温差发电模块与所述电源管理模块电连接，所述电源管理模块中设置有锂电池；当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体温差发电模块通过所述温度差将所述热端产生的热能转换成电能，并通过所述电能给所述锂电池充电，以使所述锂电池含有电量；当所述热感应穿戴设备与门锁连接后，所述电源管理模块通过所述锂电池中的电量给所述门锁的电池充电。实现了在门锁电池电量不足时，通过锂电池所存储的电量给门锁电池充电，避免了由于门锁电池电量不足，用户开不了门的情况出现，解决了门锁电池电量不足时，门锁供电问题。相对于现有的通过太阳能采集模块或动能采集模块给门锁电池充电的方法，采用热感应穿戴设备给门锁电池充电，不需考虑光源问题，提高了门锁电池充电的成功率，也不需要在门锁上安装太阳能采集模块或动能采集模块，降低门锁制作成本，且由于不需要在门锁上安装动能采集模块，避免了在通过动能采集模块给门锁电池充电过程造成门锁损坏，延长了门锁使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例中热感应穿戴设备的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例中半导体温差发电模块发电示意图；

图3为本实用新型实施例中热感应穿戴设备的第二种结构示意图；

图4为本实用新型实施例中热感应穿戴设备的第三种结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的解决方案主要是：所述热感应穿戴设备设有冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；所述冷端为所述热感应穿戴设备与空气接触的部位，所述热端为所述热感应穿戴设备与人体接触的部位；所述冷端和所述热端通过导热胶与所述半导体温差发电模块连接，所述半导体温差发电模块与所述电源管理模块电连接，所述电源管理模块中设置有锂电池；当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体温差发电模块通过所述温度差将所述热端产生的热能转换成电能，并通过所述电能给所述锂电池充电，以使所述锂电池含有电量；当所述热感应穿戴设备与门锁连接后，所述电源管理模块通过所述锂电池中的电量给所述门锁的电池充电。以解决现有的电池充电方法容易出现充电失败、或者充电过程中容易造成门锁损坏，门锁制作成本高的问题。

参照图1，图1为本实用新型实施例中热感应穿戴设备的一种结构示意图。热感应穿戴设备包括冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；冷端为热感应穿戴设备与空气接触的部位，热端为热感应穿戴设备与人体接触的部位；冷端和热端通过导热胶与半导体温差发电模块连接，半导体温差发电模块与电源管理模块连接，电源管理模块中设置有锂电池。其中，导热胶是单组份、导热型、室温固化有机硅粘接密封胶，导热胶通过空气中的水份发生缩合反应放出低分子引起交联固化，而硫化成高性能弹性体。

当冷端和热端之间存在温度差时，半导体温差发电模块通过温度差将热端产生的热能转换成电能，并通过电能给锂电池充电，以使锂电池含有电量。当热感应穿戴设备与门锁连接后，电源管理模块通过锂电池中的电量给门锁的电池充电。即当门锁中的电池没电时，通过热感应穿戴设备中锂电池存储的电能给门锁的电池充电，以打开门锁。

需要说明的是，当热感应穿戴设备被用户穿戴时，热感应穿戴设备的热端与用户接触，产生热量，冷端与空气接触，此时，冷端和热端之间产生温度差。在特定的情况下，也可用其它制冷物体直接给冷端降温，或者采用其它发热物体直接给热端加热。具体地，热感应穿戴设备为热感应手链。在其它实施例中，热感应穿戴设备还可为热感应手环。

可以理解的是，该热感应穿戴设备可手链，手环等。

进一步地，半导体温差发电模块由预设数量的半导体温度差发电单元组成，每一半导体温度差发电单元是通过半导体热电材料组成的电偶臂组成。半导体热电材料的若干对PN结构成电偶臂，由电偶臂组成半导体温度差发电单元进行热能和电能转换。预设数量可根据具体需要而设置，如可设置为50，80，或者300等。

具体地，参照图2，P型半导体热电材料和N型半导体热电材料的焊料层通过导体电极连接在一起组成一对电偶臂，电偶臂的上下表面覆盖有陶瓷材料的导热覆盖层。当导热覆盖层的一端通有热源而另一端通有冷源时，由于热源和冷源的存在，产生了温度差。可以理解的是，热源为热端产生的能量，冷源为冷端产生的能量。在热源和冷源温度梯度的作用下，P型半导体热电材料中的空穴和N型半导体热电材料的电子将向冷端扩散，从而形成温差电动势，温差电动势通过负载回路转后产生对应的电流(即半导体温差发电模块将温差电动势转换成电流)，以实现半导体温差发电模块通过热端和冷端之间的温度差将热端输入的热能直接转化成电能。需要说明的是，所产生的电能跟温度差的大小成正比，即温度差越大，所输出的电能越大。

在热端和冷端产生温度差过程中，冷端会产生开路电压ΔU，为温差电动势，也称为塞贝克电动势。由公式：ΔU＝α_s×ΔT＝α_s×(T_H-T_L)可知，温差电动势ΔU和温度差ΔT成正比，其中，α_s为塞贝克系数，其单位为V/K或u V/K。塞贝克系数由半导体热电材料本身的电子能带结构决定。T_H为热端的温度，T_L为冷端的温度。

进一步地，热感应穿戴设备的冷端是由具备导热性的金属材料制成的。在本实施例中，该金属材料可为铝片。在其它实施例中，金属材料也可为其它具备导热性的金属，在此不做限制。在特定的情况下，也可用其它制冷物体直接给冷端降温。

进一步地，该热感应穿戴设备除了可为门锁充电外，还可为手机、iPad等移动设备充电。

本实施例通过在热感应穿戴设备中设置冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；冷端为热感应穿戴设备与空气接触的部位，热端为热感应穿戴设备与人体接触的部位；冷端和热端通过导热胶与半导体温差发电模块连接，半导体温差发电模块与电源管理模块电连接，电源管理模块中设置有锂电池；当冷端和热端之间存在温度差时，半导体温差发电模块通过温度差将热端产生的热能转换成电能，并通过电能给锂电池充电，以使锂电池含有电量；当热感应穿戴设备与门锁连接后，电源管理模块通过锂电池中的电量给门锁的电池充电。实现了在门锁电池电量不足时，通过锂电池所存储的电量给门锁电池充电，避免了由于门锁电池电量不足，用户开不了门的情况出现，解决了门锁电池电量不足时，门锁供电问题。相对于现有的通过太阳能采集模块或动能采集模块给门锁电池充电的方法，采用热感应穿戴设备给门锁电池充电，不需考虑光源问题，提高了门锁电池充电的成功率，也不需要在门锁上安装太阳能采集模块或动能采集模块，降低门锁制作成本，且由于不需要在门锁上安装动能采集模块，避免了在通过动能采集模块给门锁电池充电过程造成门锁损坏，延长了门锁使用寿命。

进一步地，参照图3，热感应穿戴设备还设有充电接口，充电接口与电源管理模块连接。当需要给门锁电池充电时，热感应穿戴设备通过该充电接口与门锁连接，通过锂电池中存储的电能给门锁的电池充电。可以理解的是，当热感应穿戴设备通过充电接口与门锁连接时，门锁中也存在一个充电接口。该充电接口包括但不限于USB(Universal SerialBus，通用串行总线)接口和Type C接口。

本实施例通过在热感应穿戴设备设置充电接口，以通过充电接口连接门锁，门锁的电池充电。

进一步地，热感应穿戴设备与门锁无线连接，热感应穿戴设备通过无线充电协议QI给门锁的电池充电。无线充电方式包括电磁感应式、磁共振式和无线电波式等。电磁感应式的原理为初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。磁共振式的无线充电装置由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。无线电波式的无线充电装置由微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。

进一步地，当热感应穿戴设备在与门锁进行无线连接过程中，热感应穿戴设备与门锁之间的距离要小于预设距离，热感应穿戴设备才能给门锁充电。该预设距离可根据具体需要设置，在此不做限制。

进一步地，参照图4，热感应穿戴设备还设有稳压电路，稳压电路与半导体温差发电模块电连接。稳压电路用于扩展半导体温差发电模块输入的电压，使半导体温差发电模块输出的电压幅值稳定为一个特定值。可以理解的是，半导体温差发电模块输入稳压电路中的电压使由其所得的电流转换而来的。

在本实施例中，由于冷端和热端之间产生的温度差不稳定，半导体温差发电模块输出的电压也不稳定，因此需要将半导体温差发电模块输出的电压经过稳压电路，进行稳压处理，以得到稳定的电压。

进一步地，热感应穿戴设备还设有保护电路，半导体温差发电模块、稳压电路、保护电路和电源管理模块依次串联。保护电路与稳压电路电连接；保护电路用于对半导体温差发电模块进行防倒灌和防静电保护，即防止半导体温差发电模块所产生的电压出现倒灌现象，以及避免由于静电放电，而导致热感应穿戴设备失灵或者损坏的情况出现。

进一步地，热感应穿戴设备还设有指示灯，指示灯与电源管理模块电连接。

在给热感应穿戴设备的蓄电池充电过程中，当锂电池充满电后，该指示灯显示特定的颜色，或者指示灯闪烁，以提示用户锂电池已充满电。该指示灯可为LED(LightEmitting Diode，发光二极管)灯。进一步地，当通过蓄电池所存储的电能给门锁电池充电过程中，若蓄电池的电量小于预设阈值，指示灯显示特定的颜色，或者指示灯闪烁，以提示用户锂电池电量不足。该预设阈值可根据具体需要而设置，如设置为锂电池总电量的3％，总电量的5％，或者设置为0。可以理解的是，当预设阈值设置为0时，表示只有当蓄电池电量耗尽时指示灯才提示用户。为了区分蓄电池电量已满和电量不足，指示灯在两种情况的显示的颜色或者闪烁的频率不同。如当蓄电池充满电后，指示灯显示绿色；当蓄电池电量不足时，指示灯显示红色。

本实施例通过在热感应穿戴设备中设置指示灯，当锂电池充满电后或电电量不足时，指示灯输出提示信息提示用户该锂电池已充满电或者电量不足。避免了当锂电池充满电后，还继续给锂电池充电，给锂电池造成损害的情况出现，从而延长了热感应穿戴设备的使用寿命。

进一步地，电源管理模块还设有控制管理单元；控制管理单元用于执行热感应穿戴设备的供电操作和充电操作。电源管理模块中的蓄电池与控制管理单元电连接。半导体温差发电模块产生的电流通过电源管理模块为锂电池充电。控制管理单元为微处理器、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或者控制芯片。

进一步地，电源管理模块还包括保护单元，该保护单元用于实现超时保护，过流保护和高温保护，以使锂电池可以在最大电压的情况下充电时，不会因为过压充电造成锂电池的损坏。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

应当说明的是，本实用新型的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备设有冷端、热端、半导体温差发电模块和电源管理模块；所述冷端为所述热感应穿戴设备与空气接触的部位，所述热端为所述热感应穿戴设备与人体接触的部位；所述冷端和所述热端通过导热胶与所述半导体温差发电模块连接，所述半导体温差发电模块与所述电源管理模块电连接，所述电源管理模块中设置有锂电池；

当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体温差发电模块通过所述温度差将所述热端产生的热能转换成电能，并通过所述电能给所述锂电池充电，以使所述锂电池含有电量；

当所述热感应穿戴设备与门锁连接后，所述电源管理模块通过所述锂电池中的电量给所述门锁的电池充电。

2.如权利要求1所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述半导体温差发电模块由预设数量的半导体温度差发电单元组成，每一所述半导体温度差发电单元是通过半导体热电材料组成的电偶臂组成，所述电偶臂的上下表面覆盖有陶瓷材料的导热覆盖层。

3.如权利要求2所述的热感应穿戴设备，其特征在于，当所述冷端和所述热端之间存在温度差时，所述半导体热电材料中的空穴和电子向所述冷端扩散，形成温差电动势；所述半导体温差发电模块将所述温差电动势转换成电流。

4.如权利要求1所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备的冷端是由具备导热性的金属材料制成的。

5.如权利要求1所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备还设有充电接口，所述充电接口与所述电源管理模块连接。

6.如权利要求5所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备还设有稳压电路，所述稳压电路与所述半导体温差发电模块电连接；

所述稳压电路用于将所述半导体温差发电模块发送的电压稳定为一个特定值。

7.如权利要求6所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备还设有保护电路，所述保护电路与所述稳压电路电连接；

所述保护电路用于对所述半导体温差发电模块进行防倒灌和防静电保护。

8.如权利要求1所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备还设有指示灯，所述指示灯与所述电源管理模块电连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述电源管理模块还设有控制管理单元，所述控制管理单元与所述锂电池电连接；所述控制管理单元用于执行所述热感应穿戴设备的充电操作。

10.如权利要求9所述的热感应穿戴设备，其特征在于，所述热感应穿戴设备为热感应手链。