基于熱-電槽的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于熱?電槽的供電系統(tǒng)，包括：熱?電槽、第一控制電路、儲(chǔ)能模塊、第二控制電路及負(fù)載；熱?電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于熱端和冷端之間的熱?電片，熱端包括進(jìn)水口以及出水口，進(jìn)水口與一級熱源聯(lián)通，出水口與二級熱源聯(lián)通；第一控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，Boost變換模塊與熱?電片電連接，電流檢測模塊用于獲取Boost變換模塊的電流信息，電壓取樣模塊用于獲取熱?電槽、儲(chǔ)能模塊以及電流檢測模塊的電壓信息，并將電壓信息傳輸給PWM控制模塊，PWM控制模塊根據(jù)電壓信息控制Boost變換模塊向儲(chǔ)能模塊充電，負(fù)載與儲(chǔ)能模塊電連接；第二控制電路用于根據(jù)儲(chǔ)能模塊的輸出電壓控制進(jìn)水口。
【專利說明】
基于熱-電槽的供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于熱-電槽的供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，1823年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)和1834年發(fā)現(xiàn)的帕爾帖效應(yīng)為熱電能量轉(zhuǎn)換器和熱電制冷的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。隨著空間探索興趣的增加、醫(yī)用物理學(xué)的進(jìn)展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動(dòng)，需要開發(fā)一類能夠自身供能且無需照看的電源系統(tǒng)，熱電發(fā)電對這些應(yīng)用尤其合適。
[0003]利用自然界溫差和工業(yè)廢熱均可用于熱電發(fā)電，它能利用自然界存在的非污染能源，具有良好的綜合社會(huì)效益。另外，利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微區(qū)冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調(diào)溫系統(tǒng)，大大拓展了熱電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，熱電材料是一種有著廣泛應(yīng)用前景的材料，在環(huán)境污染和能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天，進(jìn)行新型熱電材料的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和市場前景。
[0004]然而，熱電發(fā)電的發(fā)電電壓不穩(wěn)定，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于熱-電槽的供電系統(tǒng)，包括:
熱-電槽、第一控制電路、儲(chǔ)能模塊、第二控制電路以及負(fù)載；
所述熱-電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于所述熱端和所述冷端之間的熱-電片，所述熱端包括進(jìn)水口以及出水口，所述進(jìn)水口與一級熱源聯(lián)通，所述出水口與二級熱源聯(lián)通，所述一級熱源的溫度高于所述二級熱源的溫度；
所述第一控制電路包括Boost變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，所述Boost變換模塊與所述熱-電片電連接，所述電流檢測模塊用于獲取所述Boost變換模塊的電流信息，所述電壓取樣模塊用于獲取所述熱-電槽、所述儲(chǔ)能模塊以及所述電流檢測模塊的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述P麗控制模塊，所述P麗控制模塊根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊向所述儲(chǔ)能模塊充電，
所述負(fù)載與所述儲(chǔ)能模塊電連接；
所述第二控制電路的一端連接于所述負(fù)載與所述儲(chǔ)能模塊之間，另一端與所述進(jìn)水口連接，所述第二控制電路用于根據(jù)所述儲(chǔ)能模塊的輸出電壓控制所述進(jìn)水口打開或關(guān)閉。
[0006]進(jìn)一步的，所述電流檢測模塊采用MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。
[0007]進(jìn)一步的，所述PffM控制模塊采用STC12C5620AD單片機(jī)。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一控制電路的輸出電壓范圍3.5?7V。
[0009]進(jìn)一步的，當(dāng)熱-電槽的輸入電壓小于第一閾值時(shí)，需要通過所述Boost變換模塊進(jìn)行升壓后，然后通過LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓控制。
[0010]進(jìn)一步的，所述熱-電槽為豎直排列的矩形結(jié)構(gòu)，所述熱端設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述冷端設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的下半部。
[0011]進(jìn)一步的，所述熱-電片傾斜設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述熱-電片與水平面形成形成一大于O度小于90度的夾角。
[0012]進(jìn)一步的，所述進(jìn)水口靠近所述熱-電片的最高處設(shè)置，所述出水口靠近所述熱-電片的最低處設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步的，所述熱-電片進(jìn)一步包括多個(gè)散熱片，分別設(shè)置于所述熱-電片靠近熱端以及靠近冷端的兩個(gè)表面。
[0014]進(jìn)一步的，所述供電系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的熱-電槽。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供的基于熱-電槽的供電系統(tǒng)通過所述控制電路中的電壓取樣模塊對輸入、輸出電壓實(shí)時(shí)采樣，通過改變占空比保證負(fù)載或儲(chǔ)能模塊充電電壓基本穩(wěn)定，擴(kuò)展其應(yīng)用。另外，還可以最大限度的減小充電電流的影響，提高儲(chǔ)能模塊的性能。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的熱-電槽的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的熱-電槽的供電系統(tǒng)中熱-電槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的熱-電槽的供電系統(tǒng)中的Boost變換模塊與電流檢測模塊的電路圖。
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的熱-電槽的供電系統(tǒng)中的PffM控制模塊以及所述電壓取樣模塊的電路圖。
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的熱-電槽的供電系統(tǒng)中的穩(wěn)壓模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]請一并參照圖1，一種基于熱-電槽的供電系統(tǒng)100，包括:熱-電槽10、第一控制電路20、儲(chǔ)能模塊30、第二控制電路40以及負(fù)載50。
[0023]所述熱-電槽10包括熱端12、冷端13以及設(shè)置于所述熱端12和所述冷端13之間的熱-電片，所述熱端12包括進(jìn)水口 16以及出水口 17，所述進(jìn)水口 16與一級熱源60聯(lián)通，所述出水口 17與二級熱源70聯(lián)通，所述一級熱源60的溫度高于所述二級熱源70的溫度。
[0024]所述第一控制電路20包括Boost變換模塊22、電流檢測模塊23控制模塊21以及電壓取樣模塊24。所述Boost變換模塊22與所述熱-電片12電連接。所述電流檢測模塊23用于獲取所述Boost變換模塊22的電流信息，所述電壓取樣模塊24用于獲取所述熱-電槽10、所述儲(chǔ)能模塊30以及所述電流檢測模塊23的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊21，所述PWM控制模塊21根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊22向所述儲(chǔ)能模塊30充電。
[0025]所述負(fù)載50與所述儲(chǔ)能模塊30電連接。
[0026]所述第二控制電路40的一端連接于所述負(fù)載50與所述儲(chǔ)能模塊30之間，另一端與所述進(jìn)水口 16連接，所述第二控制電路40用于根據(jù)所述儲(chǔ)能模塊30的輸出電壓控制所述進(jìn)水口 16打開或關(guān)閉。
[0027]所述供電系統(tǒng)100中熱-電槽10的數(shù)量可以根據(jù)用電量需求調(diào)整，優(yōu)選的，包括多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的熱-電槽10。
[0028]請參照圖2，所述熱-電槽10為豎直排列的矩形結(jié)構(gòu)，所述熱端12設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述冷端13設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的下半部。優(yōu)選的，所述冷端13的空間大于所述熱端12的空間，這樣有利于冷端13的散熱，而有利于保持熱端12的熱量，從而提高熱量的利用率。所述冷端13可以為室溫空氣或冷水等。優(yōu)選的，所述熱-電片11傾斜設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述熱-電片11與水平面形成形成一大于O度小于90度的夾角α。優(yōu)選的，所述夾角α大于等于10度小于45度。更優(yōu)選的，所述夾角α大于等于10度小于15度。此時(shí)，所述進(jìn)水口 16靠近所述熱-電片11的最高處設(shè)置，所述出水口 17靠近所述熱-電片11的最低處設(shè)置，從而可以使熱水通過勢能自動(dòng)流出。另外，通過角度控制，還可以提高熱量的使用效率。進(jìn)一步的，所述熱-電片11進(jìn)一步包括多個(gè)散熱片14/15，分別設(shè)置于所述熱-電片11靠近熱端12以及靠近冷端13的兩個(gè)表面。
[0029]請一并參照圖3，所述Boost變換模塊22與電流檢測模塊23集成設(shè)置包括:順序連接的第一兩端子連接器、第一子電路、第二子電路、第三子電路、第四子電路以及第二兩端子連接器。
[0030]所述第一電路模塊包括第一二極管Dl、第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3以及第三發(fā)光二極管D3，所述第一二極管Dl的正極連接所述第一兩端子連接器的第二端口，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第一電阻器Rl以及所述第三電阻器R3后接地，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第二電阻器R2以及所述第三發(fā)光二極管D3的正極后接地。
[0031]所述第二子電路包括第一電感器L1、第四電阻R4、第一三極管Ql、第二三極管Q2以及第二二極管D2，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第四電阻R4、所述第二三極管Q2的集電極后通過所述第二三極管Q2的發(fā)射極接地，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第一電感器L1、所述第一三極管Ql的發(fā)射極后通過所述第一三極管Ql的集電極接地，所述第二三極管Q2的集電極與所述第一三極管Ql的基極連接，所述第二二極管D2的正極與所述第一電感器LI及所述所述第一三極管Ql的發(fā)射極連接。
[0032]所述第三子電路包括第五電阻器R5、第六電阻器R6、第一電容器Cl以及第七電阻器R7，所述第二二極管D2的負(fù)極依次連接所述第五電阻器R5、所述第六電阻器R6后接地，所述第一電容器Cl的第一端與所述第二二極管D2的負(fù)極電連接，所述第一電容器Cl的第二端接地，所述第七電阻器R7的第一端與所述第二二極管D2的負(fù)極電連接，所述第七電阻器R7
的第二端接地。
[0033]所述第四子電路包括第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器R10、第十一電阻器Rll以及MAX472芯片，所述第二二極管D2的負(fù)極連接所述第八電阻器R8后與所述MAX472芯片的RGl端口連接，所述第二二極管D2的負(fù)極依次連接所述第九電阻器R9、所述第十電阻器RlO后與所述MAX472芯片的RG2端口連接，所述MAX472芯片的OUT端口與所述第^^一電阻器Rll連接后接地，所述第二兩端子連接器的第一端口連接于所述第九電阻器R9以及第十電阻器Rl O之間。
[0034]所述第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、第五電阻器R5、第六電阻器R6、第七電阻器R7、第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器RlO以及第十一電阻器 Rll 的阻值分別為 160kQ a.5kQ、80kQ、80kQ、240kQ、80kQ ,1kQ ,100 Ω、0.1 Ω、100 Ω以及20k Ω。所述第二三極管Q 2為NPN型三極管，所述第一三極管Q I為PNP型三極管。所述第一電感器LI的電感量為2200μΗ。所述第一電容器Cl的電容量為100nF。所述第二三極管Q2的基極連接脈沖寬度調(diào)制(P麗)。所述MAX472芯片的SHDN端口、NC端口以及GND端口接地。所述第一電阻器Rl和第三電阻器R3之間輸入信號(hào)ΙΝ0，所述第五電阻器R5和所述第六電阻器R6之間輸入信號(hào)INO，所述MAX472芯片的OUT端口和所述第^^一電阻器Rl I之間輸入信號(hào)IN2。所述第一兩端子連接器的第一端口接地，所述第二兩端子連接器的第二端口接地。所述MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。
[0035]請一并參照圖4，所述PWM控制模塊21以及所述電壓取樣模塊24集成設(shè)置包括:STC12C5620AD單片機(jī);第十二電阻器R12，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的RST端口，另一端接地;第二電容器C2，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的RST端口，另一端接VCC電壓;并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4，所述并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4的一端接所述STC12C5620AD單片機(jī)的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地;第一SW-13B開關(guān)SI，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的P1.6/ADC6接口 ；第二SW-PB開關(guān)S2，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的P1.6/ADC5接口 ；第五電容器C5，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的XTAL2接口，另一端接地;第五六電容器C6，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的XTALl接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD單片機(jī)的XTALl接口。
[0036]所述第十二電阻器的阻值分別為1kQ。所述第二電容器Cl、第三電容器C2、第四電容器C3、第五電容器C4以及第六電容器C5的電容量分別為10yF、10yF、0.1yF、18pF以及18pF。所述晶體振蕩器的震蕩頻率為12MHz。所述STC12C5620AD單片機(jī)的P1.2/ADC2接口接輸信號(hào)IN2。所述STC12C5620AD單片機(jī)的P1.1/ADC1接口接輸信號(hào)IN1。所述STC12C5620AD單片機(jī)的Pl.0/ADC2接口接輸信號(hào)INO。所述第一SW-PB開關(guān)SI及所述第二SW-13B開關(guān)S2的另一端接VCC電壓。
[0037]所述第一控制電路20的輸出電壓范圍3.5?7V?？梢岳斫猓?dāng)所述熱-電槽10具有的熱端12和冷端13具有較高溫度差時(shí)，可以正常輸出電壓3.5?7V。隨著熱端12和冷端13的溫度差下降到一定值時(shí)，其輸出溫度會(huì)低于小于第一閾值，如3.5V。此時(shí)，需要通過所述Boost變換模塊進(jìn)行升壓后，然后穩(wěn)壓電路進(jìn)行控制。請參照圖4，所述穩(wěn)壓電路包括第六電容器C6、第七電容器C7、第八電容器C8、第四二極管D4以及LM7805芯片。為了保證所述熱-電槽10的輸出電壓保持在一定范圍內(nèi)，可以對所述熱端12的溫度進(jìn)行控制。
[0038]所述第二控制電路40可以通過簡單的控制電路實(shí)現(xiàn)，在此不再累述。所述負(fù)載50可以為一些常用的用電裝置等，在此不再累述。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于熱-電槽的供電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 熱-電槽、第一控制電路、儲(chǔ)能模塊、第二控制電路以及負(fù)載； 所述熱-電槽包括熱端、冷端以及設(shè)置于所述熱端和所述冷端之間的熱-電片，所述熱端包括進(jìn)水口以及出水口，所述進(jìn)水口與一級熱源聯(lián)通，所述出水口與二級熱源聯(lián)通，所述一級熱源的溫度高于所述二級熱源的溫度； 所述第一控制電路包括B00 S t變換模塊、電流檢測模塊、PWM控制模塊以及電壓取樣模塊，所述Boost變換模塊與所述熱-電片電連接，所述電流檢測模塊用于獲取所述Boost變換模塊的電流信息，所述電壓取樣模塊用于獲取所述熱-電槽、所述儲(chǔ)能模塊以及所述電流檢測模塊的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述P麗控制模塊，所述P麗控制模塊根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊向所述儲(chǔ)能模塊充電； 所述負(fù)載與所述儲(chǔ)能模塊電連接； 所述第二控制電路的一端連接于所述負(fù)載與所述儲(chǔ)能模塊之間，另一端與所述進(jìn)水口連接，所述第二控制電路用于根據(jù)所述儲(chǔ)能模塊的輸出電壓控制所述進(jìn)水口打開或關(guān)閉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述電流檢測模塊采用MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述PWM控制模塊采用STC12C5620AD單片機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制電路的輸出電壓范圍3.5~7Vo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)熱-電槽的輸入電壓小于第一閾值時(shí)，需要通過所述Boost變換模塊進(jìn)行升壓后，然后通過LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱-電槽為豎直排列的矩形結(jié)構(gòu)，所述熱端設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述冷端設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的下半部。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱-電片傾斜設(shè)置于所述矩形結(jié)構(gòu)的上半部，所述熱-電片與水平面形成形成一大于O度小于90度的夾角。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)水口靠近所述熱-電片的最高處設(shè)置，所述出水口靠近所述熱-電片的最低處設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱-電片進(jìn)一步包括多個(gè)散熱片，分別設(shè)置于所述熱-電片靠近熱端以及靠近冷端的兩個(gè)表面。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的熱-電槽。
【文檔編號(hào)】H02J7/32GK105978125SQ201610322255
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張旻澍
【申請人】張旻澍