空间站的温度调控系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种空间站的温度调控系统。


背景技术：

[0002]
目前，空间站的温度调节主要方式是应用仿生原理，模仿蝴蝶，蝴蝶的身体表面覆盖着一套细微的鳞片，形成无数个光镜，通过调节鳞片的张合角度，从而起到调节温度的作用。其原理是百叶窗转动部位装有一种热胀冷缩的金属丝，当卫星飞至地球阳面温度超过金属丝的标准时，金属丝就会受热膨胀，使叶片纷纷张开，将辐射散热能力大的表面朝向太空，当卫星温度迅速下降时，金属丝会预冷立刻收缩，使每个叶片紧紧闭合，抑制卫星的散热。这样的装置虽然起到了降温的作用，但体积过大，使用不方便，容易受到太空垃圾破坏，且增加了发射时的重量，浪费资源。
[0003]
此外，也可以利用化学物质调节空间站的温度，但随着全球禁止氟利昂(cfc)物质用于制冷技术条款的颁布和实施，通过氟利昂制冷不够环保，还会增加能耗。
[0004]
因此，有必要开发一种空间站的温度调控系统，通过半导体控温片进行制冷，制冷原件更加环保节能，整个温度调控系统的体积较小，使用更加方便，降低发射时的重量。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]
为此本实用新型提出了一种空间站的温度调控系统。
[0007]
有鉴于此，本实用新型提出了一种空间站的温度调控系统，所述温度调控系统包括温控舱和控制室，所述温度调控系统还包括：
[0008]
度传感器，设置于所述温控舱内，所述温度传感器与所述控制室电连接；
[0009]
其中，所述控制室包括处理器、薄膜按键、显示器和控制开关，所述处理器与所述温度传感器电连接，所述薄膜按键位于所述显示器上，所述薄膜按键与所述处理器和所述显示器电连接，所述控制开关与所述处理器电连接；
[0010]
温控舱包括从内至外依次设置的保温层、风冷系统、换热器和水冷系统，所述换热器包括半导体控温片，所述半导体控温片与所述控制开关电连接。
[0011]
进一步地，所述半导体控温片包括：
[0012]
冷端绝缘体；
[0013]
热端绝缘体，与所述冷端绝缘体相对设置；
[0014]
半导体组件，多个所述半导体组件设置于所述冷端绝缘体和所述热端绝缘体之间，所述冷端绝缘体和所述半导体组件之间设有上金属片，所述热端绝缘体和所述半导体组件之间设有下金属片；
[0015]
其中，所述半导体组件包括n型半导体元件和p型半导体元件，所述n型半导体元件的上端和所述p型半导体元件的上端共用一个所述上金属片，所述p型半导体元件的下端与相邻的所述n型半导体元件的下端共用一个所述下金属片，两端的所述n型半导体元件的下
端和所述p型半导体元件的下端分别通过一个所述下金属片与电源的正负极连接。
[0016]
进一步地，所述p型半导体元件和所述n型半导体元件呈圆柱体状或棱柱体状。
[0017]
进一步地，多个所述半导体组件呈矩阵排列，设置于所述冷端绝缘体和所述热端绝缘体之间。
[0018]
进一步地，所述换热器包括制冷型换热器和制热型换热器，所述制冷型换热器和制热型换热器间隔设置，所述制冷型换热器是将所有所述冷端绝缘体朝向所述风冷系统的所述半导体控温片通过连接后，再与所述控制开关连接，所述制热型换热器是将所有热端绝缘体朝向所述风冷系统的所述半导体控温片连接后，再与所述控制开关连接。
[0019]
进一步地，所述风冷系统包括风扇，多个所述风扇均匀设置于所述保温层内。
[0020]
进一步地，所述水冷系统与所述风冷系统的位置相对应，所述水冷系统紧贴所述换热器设置。
[0021]
进一步地，所述控制开关为继电器。
[0022]
本实用新型提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0023]
通过半导体控温片进行制冷，制冷原件更加环保节能，整个温度调控系统的体积较小，使用更加方便，降低发射时的重量，各部件均为现有部件，制作更加方便，并具有较高的经济性。
[0024]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
[0025]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
[0026]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1示出了根据本实用新型一个实施例的温度调控系统的示意图；
[0028]
图2示出了根据本实用新型一个实施例的半导体控温片的示意图；
[0029]
图3示出了根据图1的a-a向示意图；
[0030]
图4示出了根据本实用新型一个实施例的风冷系统设置的示意图；
[0031]
图5示出了根据本实用新型一个实施例的换热器的示意图；
[0032]
图6示出了根据本实用新型一个实施例的控制室的示意图。
[0033]
其中，图1至图6中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0034]
1半导体控温片，101冷端绝缘体，102热端绝缘体，103p型半导体元件，104n型半导体元件，105上金属片，106下金属片，107电源，2温控舱，201保温层，202风冷系统，203换热器，2031制热型换热器，2032制冷型换热器，204水冷系统，3控制室，301控制开关，302显示器，303薄膜按键，304处理器，4温度传感器。
具体实施方式
[0035]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0036]
实施例
[0037]
图1示出了根据本实用新型一个实施例的温度调控系统的示意图；图3示出了根据图1的a-a向示意图；图6示出了根据本实用新型一个实施例的控制室的示意图。
[0038]
如图1、图3和图6所示，本实用新型提供了一种空间站的温度调控系统，温度调控系统包括温控舱2和控制室3，温度调控系统还包括：
[0039]
温度传感器4，设置于温控舱2内，温度传感器4与控制室3电连接；
[0040]
其中，控制室3包括处理器304、薄膜按键303、显示器302和控制开关301，处理器304与温度传感器4电连接，薄膜按键303位于显示器302上，薄膜按键303与处理器304和显示器302电连接，控制开关301与处理器304电连接；
[0041]
温控舱2包括从内至外依次设置的保温层201、风冷系统202、换热器203和水冷系统204，换热器203包括半导体控温片1，半导体控温片1与控制开关301电连接。
[0042]
需要说明的是，显示器302、薄膜按键303和处理器304组成了控制室3的控制面板。
[0043]
其中，温度传感器4获取半导体控温片1内的温度并传送给处理器304，处理器304将半导体控温片1的实际温度与设定温度进行比较，以控制电流的方向，其中设定温度通过薄膜按键303输入到处理器304中，并通过控制开关301控制整个电路的连接及断开，通过显示器302将实际温度和设定温度显示出来，便于直观观察，提高工作人员的工作效率。
[0044]
其中，温度传感器4为dh11传感器，dht11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，具有极高的可靠性和长期的稳定性。dht11传感器包括一个电阻式感湿元件和一个ntc测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个dht11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准，校准系数以程序的形式存在otp内存中，dht11传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。此外，dht11传感器采用单线制串行接口，使系统温度调控集成变得简易快捷，体积小、功耗低，应用场合更加广泛，4针单排引脚封装，使连接方便。
[0045]
处理器304为arduino nano单片机处理器，采用单片机处理器使整个温度调控系统的使用更加方便，体积较小，便于携带和安装，提高整个温度调控系统的经济性。
[0046]
显示器302为icd1602a显示器，icd1602a显示器是工业字符型液晶，能够同时显示16*2即32个字符，icd1602a显示器内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字和字符包括：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可；显示字迹清楚，价格低廉，提高温度调控系统的经济性。
[0047]
控制开关301为继电器，继电器性能稳定，运行更加可靠，进而提高温度调控系统的稳定性和准确性。
[0048]
图2示出了根据本实用新型一个实施例的半导体控温片的示意图。
[0049]
如图2所示，半导体控温片1包括：
[0050]
冷端绝缘体101；
[0051]
热端绝缘体102，与冷端绝缘体101相对设置；
[0052]
半导体组件，多个半导体组件设置于冷端绝缘体101和热端绝缘体102之间，冷端绝缘体101和半导体组件之间设有上金属片105，热端绝缘体102和半导体组件之间设有下金属片106；
[0053]
其中，半导体组件包括n型半导体元件104和p型半导体元件103，n型半导体元件104的上端和p型半导体元件103的上端共用一个上金属片105，p型半导体元件103的下端与相邻的n型半导体元件104的下端共用一个下金属片106，两端的n型半导体元件104的下端和p型半导体元件103的下端分别通过一个下金属片106与电源107的正负极连接。
[0054]
通过半导体控温片1进行制冷，制冷原件更加环保节能，整个温度调控系统采用热电制冷，提高了制冷效率，温度调节范围更广泛，同时减少其发射重量；无需制冷剂，可连续工作，没有污染源和旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件，使空间站模块化，易组装，方便更换零部件，适用于太空作业；工作时不会产生震动，提高使用周期；温度调控系统可组成集成电路，便于组成自动控制系统；各部件均为现有部件，制作更加方便，并具有较高的经济性。
[0055]
具体地，n型半导体元件104的电子由负极流向正极，p型半导体元件103的空穴由正极流向负极，依据能量守恒定律，当半导体组件中的载流子通过金属片时，能级降低放出热量，相反载流子从金属片进入半导体时，能级升高，吸收热量，实现热量的交换。
[0056]
其中，p型半导体元件103和n型半导体元件104呈圆柱体状或棱柱体状。
[0057]
上述形状的半导体元件方便生产加工，便于对半导体元件的两端进行焊接，提高焊接效率和质量，同时便于半导体元件按照矩阵排列，以提高制冷效果。
[0058]
多个半导体组件呈矩阵排列，设置于冷端绝缘体101和热端绝缘体102之间。
[0059]
上述结构便于半导体组件的生产加工，且方便对半导体组件的两端进行焊接，同时上述多个半导体组件串联设置。
[0060]
图5示出了根据本实用新型一个实施例的换热器的示意图。
[0061]
如图5所示，换热器203包括制冷型换热器2032和制热型换热器2031，制冷型换热器2032和制热型换热器2031间隔设置，制冷型换热器2032是将所有冷端绝缘体101朝向风冷系统202的半导体控温片1连接后，再与继电器连接，制热型换热器2031是将所有热端绝缘体102朝向风冷系统202的半导体控温片1连接后，再与继电器连接。
[0062]
需要说明的是，制冷型换热器2032和制热型换热器2031中各半导体控温片1的连接为每一列的半导体控温片1串联后再并联到一起。
[0063]
具体地，制冷型换热器2032和制热型换热器2031间隔交错排列，本实施例中，换热器203是由半导体控温片1制成，将同向的温控舱2内为冷端绝缘体101的半导体控温片1连接构成制冷型换热器2032，将同向的温控舱2内为热端绝缘体102的半导体控温片1连接构成制热型换热器2031，其中，处理器304比较实际温度与设定温度两个温度的高低，输出电信号，通过继电器开关控制制冷或制热。
[0064]
当实际温度高于设定温度，继电器开关中的制冷开关闭合，继电器开关中的制热开关断开，制冷型换热器2032开始工作；当实际温度低于设定温度，继电器开关中的制热开关闭合，继电器开关中的制冷开关断开，制热型换热器2031开始工作，达到温控的目的。
[0065]
通过换热器203使半导体控温片1的热端绝缘体102不断散热，冷端绝缘体101不断吸热，达到热量传递的目的，进而达到改变温控舱2内的温度的目的。
[0066]
图4示出了根据本实用新型一个实施例的风冷系统设置的示意图。
[0067]
如图4所示，风冷系统202包括风扇，多个风扇均匀设置于保温层201内。
[0068]
本实施例中，风扇的数量为每平方米一个。
[0069]
控制开关301闭合的同时风冷系统202启动，其风扇转动，加速温控舱2的空气流通，利于提高降温和升温的速度。
[0070]
进一步地，水冷系统204与风冷系统202的位置相对应，水冷系统204紧贴换热器203设置。
[0071]
其中，温度调控系统工作环境为真空，而真空环境中没有对流，整体和外界热交换基本通过热辐射进行，水冷系统面积大，散热速度快，冷却液比热容高，吸热后温度变化小，提高温度调控系统的稳定性和使用寿命。
[0072]
其中，温控舱2内的保温层201起到保持温度的作用，能够有效防止温控舱2内的温度发生剧烈的变化。
[0073]
本实施例中，保温层201的保温材料为太空绝热瓷，该材料是由一些悬浮于惰性乳胶中的微小陶瓷颗粒构成的，它具有低导热系数、低蓄热系数等热工性能，具有卓越的隔热功能。
[0074]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0075]
应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。