本技術(shù)涉及穿戴設(shè)備，具體涉及一種具有自供電及溫度自適應(yīng)功能的可穿戴設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體工業(yè)和可穿戴電子技術(shù)的快速發(fā)展，個(gè)人熱管理(personal?thermalmanagement，ptm)已引起廣泛研究興趣。ptm是一個(gè)集成的可穿戴熱管理系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要功能：1)個(gè)人熱調(diào)節(jié)，著重于人體溫度控制；2)能量回收，著重于廢熱回收；3)保溫，著重于節(jié)能。傳統(tǒng)ptm稱為暖通空調(diào)系統(tǒng)(hvac)，由冷/熱空氣系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(相對(duì)濕度)和空氣供應(yīng)系統(tǒng)組成，具有高復(fù)雜度、運(yùn)行模式固定和額外能耗等主要缺點(diǎn)。例如，hvac系統(tǒng)消耗了總能源的約15％。因此，開(kāi)發(fā)新型成本效益高的ptm可以顯著減少全球能源消耗。

2、近年來(lái)，人們對(duì)個(gè)人熱管理設(shè)備(ptm)越來(lái)越感興趣。雖然傳統(tǒng)的加熱/冷卻系統(tǒng)在覆蓋大面積和高冷卻/加熱能力和效率方面具有優(yōu)勢(shì)，適用于大規(guī)模建筑物和大量人員或者當(dāng)環(huán)境溫度與熱舒適溫度顯著偏離時(shí)，但對(duì)于人數(shù)較少或?yàn)樘岣邆€(gè)人舒適度和健康狀況的節(jié)能目的，個(gè)性化的熱調(diào)節(jié)也是非常理想的，無(wú)論是在室內(nèi)還是室外場(chǎng)景中。例如，在炎熱的氣候條件下，如果建筑設(shè)定溫度可以通過(guò)這些設(shè)備的輔助而提高7℃，則預(yù)計(jì)可以節(jié)省中央集中系統(tǒng)消耗的能量約70％。個(gè)人熱管理設(shè)備在室外加熱或制冷方面也非常有用，特別是在中央供暖或空調(diào)不可用的情況下。個(gè)人制冷設(shè)備可以改善戶外運(yùn)動(dòng)員和特殊職業(yè)人員(例如消防員和建筑工人)的健康狀況，以防止中暑或燒傷。這些設(shè)備還可以潛在地用于治療多種癥狀和疾病，例如硬化癥、發(fā)燒、燒傷創(chuàng)面和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。在軍事應(yīng)用中，個(gè)人熱管理設(shè)備也具有巨大的潛力；這些設(shè)備不僅能夠提供熱防護(hù)，還可以隱藏人體的熱紅外(ir)特征，以對(duì)抗ir檢測(cè)的熱偽裝。

3、其他ptm技術(shù)(如輻射制冷、焦耳加熱、壓電和摩擦電等)一般需要龐大體積的部件，輸入大，制冷效率低下等不利于實(shí)現(xiàn)穿戴化的缺點(diǎn)。熱電效應(yīng)是電勢(shì)轉(zhuǎn)換為溫度梯度及其反向的過(guò)程，熱電設(shè)備可用于加熱/冷卻或發(fā)電。由于熱電設(shè)備緊湊，可以提供加熱/制冷功能，且不具有任何運(yùn)動(dòng)元件，因此它們是可穿戴熱調(diào)節(jié)設(shè)備的理想選擇。商業(yè)熱電制冷模塊(tec，僅具備制冷功能)結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，不適合穿戴目的。因此，需要開(kāi)發(fā)適用于使用的可穿戴式ted，兼具制冷和制熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種可穿戴設(shè)備，體積小，適用于穿戴。

2、本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種可穿戴設(shè)備，包括熱電器件、控制電路板和控制終端；

4、熱電器件佩戴于皮膚表面；

5、控制電路板包括中央處理器、信號(hào)接收器、電源和三個(gè)控制開(kāi)關(guān)；中央處理器通過(guò)信號(hào)接收器與控制終端通信連接，負(fù)責(zé)接收控制終端發(fā)送的控制信號(hào)；所述三個(gè)控制開(kāi)關(guān)與中央處理器相連，由中央處理器根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述三個(gè)控制開(kāi)關(guān)的通斷；

6、所述三個(gè)控制開(kāi)關(guān)分別為第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)和第三控制開(kāi)關(guān)；熱電器件通過(guò)第一控制開(kāi)關(guān)與電源輸出端正向連接，通過(guò)第二控制開(kāi)關(guān)與電源輸出端反向連接，通過(guò)第三控制開(kāi)關(guān)與電源充電端連接；

7、當(dāng)?shù)谝豢刂崎_(kāi)關(guān)閉合且第二控制開(kāi)關(guān)和第三控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，熱電器件制熱；當(dāng)?shù)诙刂崎_(kāi)關(guān)閉合且第一控制開(kāi)關(guān)和第三控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，熱電器件制冷；當(dāng)?shù)谌刂崎_(kāi)關(guān)閉合且第一控制開(kāi)關(guān)和第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，熱電器件給電源充電。

8、可選的，控制電路板還包括溫度傳感器；采集皮膚溫度的溫度傳感器與中央處理器相連。

9、可選的，控制電路板還包括電流采集電路；采集熱電器件電流的電流采集電路與中央處理器相連。

10、進(jìn)一步的，控制電路板還包括信號(hào)發(fā)射器；中央處理器通過(guò)信號(hào)發(fā)射器與控制終端通信連接，負(fù)責(zé)發(fā)送溫度傳感器采集的皮膚溫度數(shù)據(jù)或電流采集電路采集的熱電器件電流數(shù)據(jù)至控制終端。

11、可選的，控制電路板還包括電壓控制電路；電壓控制電路位于電源輸出端，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。

12、可選的，控制電路板還包括升壓電路；熱電器件通過(guò)升壓電路與電源充電端連接。

13、可選的，熱電器件的材料包括bi2te3基化合物、ag2q基化合物、snse基化合物、mgagsb基化合物及mg3sb2基化合物；其中，q代表元素s、se和te中的一種。

14、可選的，熱電器件采用的熱電粒子為熱擠壓p型bi0.5sb1.5te3和n型bi2te2.7se0.3材料，上下基板均采用柔性聚酰亞胺材料，基板背面覆銅，采用泡沫銅作為散熱器，電極材料為cu，實(shí)現(xiàn)p型熱電粒子與n型熱電粒子π串聯(lián)，焊料為snagcu焊料，過(guò)渡層金屬為ni。

15、可選的，控制終端包括手機(jī)、平板和電腦。

16、可選的，中央處理器為微處理器。

17、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

18、本實(shí)用新型提供一種具有自供電及溫度自適應(yīng)功能的可穿戴設(shè)備，其他的ptm技術(shù)，如輻射制冷、焦耳加熱、壓電和摩擦電等，往往體積較大、能耗高、制冷效率低下；而本實(shí)用新型采用熱電器件，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)噪音、響應(yīng)速度快、體積小、冷卻功率精確，設(shè)計(jì)了控制電路板和控制終端，可以通過(guò)控制終端控制輸入熱電器件的電流大小；同時(shí)電路板可以改變通入熱電器件的電流方向，從而實(shí)現(xiàn)了不同制冷、制熱、自供電三種功能的自由切換，分別應(yīng)用于不同的使用場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種可穿戴設(shè)備，其特征在于，包括熱電器件、控制電路板和控制終端；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制電路板還包括溫度傳感器；采集皮膚溫度的溫度傳感器與中央處理器相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制電路板還包括電流采集電路；采集熱電器件電流的電流采集電路與中央處理器相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制電路板還包括信號(hào)發(fā)射器；中央處理器通過(guò)信號(hào)發(fā)射器與控制終端通信連接，負(fù)責(zé)發(fā)送溫度傳感器采集的皮膚溫度數(shù)據(jù)或電流采集電路采集的熱電器件電流數(shù)據(jù)至控制終端。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制電路板還包括電壓控制電路；電壓控制電路位于電源輸出端，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電源的輸出電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制電路板還包括升壓電路；熱電器件通過(guò)升壓電路與電源充電端連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，熱電器件采用的熱電粒子為熱擠壓p型bi0.5sb1.5te3和n型bi2te2.7se0.3材料，上下基板均采用柔性聚酰亞胺材料，基板背面覆銅，采用泡沫銅作為散熱器，電極材料為cu，實(shí)現(xiàn)p型熱電粒子與n型熱電粒子π串聯(lián)，焊料為snagcu焊料，過(guò)渡層金屬為ni。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，控制終端包括手機(jī)、平板和電腦。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴設(shè)備，其特征在于，中央處理器為微處理器。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種可穿戴設(shè)備，包括熱電器件、控制電路板和控制終端；熱電器件佩戴于皮膚表面；控制電路板包括中央處理器、信號(hào)接收器、電源和三個(gè)控制開(kāi)關(guān)；中央處理器通過(guò)信號(hào)接收器與控制終端通信連接，負(fù)責(zé)接收控制終端發(fā)送的控制信號(hào)；三個(gè)控制開(kāi)關(guān)與中央處理器相連，由中央處理器根據(jù)控制信號(hào)控制三個(gè)控制開(kāi)關(guān)的通斷；三個(gè)控制開(kāi)關(guān)分別為第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)和第三控制開(kāi)關(guān)；熱電器件通過(guò)第一控制開(kāi)關(guān)與電源輸出端正向連接，通過(guò)第二控制開(kāi)關(guān)與電源輸出端反向連接，通過(guò)第三控制開(kāi)關(guān)與電源充電端連接。本技術(shù)采用熱電器件，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)噪音、響應(yīng)速度快、體積小、冷卻功率精確，能夠?qū)崿F(xiàn)制冷、制熱、自供電三種功能。

技術(shù)研發(fā)人員：王敬,曾建,閔兵,鄭思遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢新賽爾科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231122
技術(shù)公布日：2024/10/10