基于供暖设施的自供电传感系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开基于供暖设施的自供电传感系统，包括温差发电单元、能量采集存储单元、控制单元，以及系统服务器；其中温差发电单元包括温差发电芯片、固定在所述温差发电芯片上面的散热片、固定在所述温差发电芯片下面的导热片。本发明利用供暖系统自身提供的热源，利用温差发电原理为负载提供电能，负载为供暖系统的控制设备、流量调节阀等，从而实现了能量的循环使用，清洁环保；通过能量存储器存储温差转换的剩余电能，做到节能的极致，能量存储器与其他电路组装为一个整体，集成度高，适用范围广。
【专利说明】
基于供暖设施的自供电传感系统
技术领域
[0001]本发明涉及温差发电自供电技术领域，尤其涉及基于供暖设施的自供电传感系统。
【背景技术】
[0002]集成电路技术的进步发展了超低功耗应用的芯片，它用电量低，可以通过采集周围环境中能量源的供电方式，形成自供电电子系统。例如，在无线联网中的自有源传感器系统中，包括微控制器、传感器输入的模拟/数字(A/D)转换器和无线射频收发器的功能，它可以结合光伏能量收集装置供电与充电电化学存储设备(充电电池)。
[0003]对于射频充电与采集电器和固体电池，虽然分别已经有相关的报道，但是，实现这一技术方案需要解决一系列新的问题，如:选择物理性能优良价格合理的材料以保证器件良好的能源转换及存储性能;采取有效的隔离屏蔽设计以防止集成器件之间可能产生的相互干扰。
[0004]无线传感器件对电源有不同的要求，由弱电控制的供暖系统的控制电路需要可以自行充电的供电系统来延长器件的使用寿命，降低维护成本。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种自供电传感系统，利用供暖系统产生的热量，为供暖系统的节能控制系统进行供电，实现能源的循环使用。
[0006]基于供暖设施的自供电传感系统，包括温差发电单元，与热源直接接触，将温度差转换成电能并分别将温度和电能输出；能量采集存储单元，采集所述温差发电单元输出的温度和电能，存储电能，并将温度转换为电信号;控制单元，接收所述能量采集存储单元提供的电压作为电源，同时采集系统中各参数传感器的信号；系统服务器，用来接收所述控制单元发送的信号；以及调节阀，其与所述控制单元相连，用来根据控制单元的命令调节热流量。其中所述温差发电单元包括温差发电芯片、固定在所述温差发电芯片上面的散热片簇、固定在所述温差发电芯片下面的导热片;所述散热片簇呈扇形，由4?12个散热片组成，散热片的底端设有底座，散热片的底端与所述底座连为一体，所述底座厚度为2?20mm，相邻散热片之间的角度为5°?10° ;所述散热片高度为50?100mm，所述散热片厚度为I?5mm，所述散热片上设有条状凸起，以增加表面积来提高散热效率;所述能量采集存储单元包括能量采集电路、能量存储器和信号转换电路，所述能量采集电路采集所述温差发电芯片产生的电能，所述能量存储器用来存储电能并在需要时释放电能，所述信号转换电路将从所述散热片和所述导热片采集的温度转换成电信号;所述信号转换电路的输出端和所述能量采集电路的输出端均与所述控制单元相连。
[0007 ]所述能量存储器为蓄电池、充电电池、超级电容的任一种。
[0008]所述温差发电单元还包括导热底座，与所述导热片紧密连接，用于固定在热源即供暖系统的管道上，使温差发电器件热端保持高温。
[0009]所述能量采集电路后还连接有稳压电路。
[0010]所述参数传感器为温度传感器、流量传感器、压力传感器中的至少一种。
[0011]所述控制单元通过无线通信模块与所述系统服务器连接，连接方式为GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一种。
[0012]本发明利用供暖系统自身提供的热源，利用温差发电原理为负载提供电能，负载为供暖系统的控制设备，从而实现了热能-电能-热能的循环使用，清洁环保;通过能量存储器存储温差转换的剩余电能，做到节能的极致，能量存储器与其他电路组装为一个整体，集成度高，适用范围广。
【附图说明】
[0013]图1为实施例基于供暖设施的自供电传感系统的结构框图；
[0014]图2为图1实施例自供电传感系统的温差发电单元的装配图；
[0015]图3为图1实施例自供电传感系统中的能量采集存储单元的装配图；
[0016]附图标记说明:
[0017]η 一温差发电芯片、12—散热片簇、121—散热片、122—底座、13—导热片、14 一导热底座、15—第一输出接口、21—能量存储器、22—集成电路板、23—输入接口、24—第二输出接口、25—封装盖。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]如图1所示，本实施例是应用在供暖系统中的自供电传感系统，依次包括温差发电单元、能量采集存储单元、控制单元、系统服务器和调节阀，其中温差发电单元包括温差发电芯片11、散热片121和导热片13，能量采集存储单元包括能量采集电路、信号转换电路和能量存储器21。导热片13为温度高的部分，其热量传递给温差发电芯片的下端面，热量通过散热片121散出，温差发电芯片11的上端面因此温度降低，由温差转换成电能，电信号传送到能量采集存储单元的能量采集电路，同时导热片13和散热片121分别将高温和低温通过传感器传到信号转换电路，转换为电信号。
[0020]在负载进入低功耗时，将温差发电单元产生的多于负载的电能存储至能量存储器21中，负载进入工作模式时，用于补充温差发电单元输出能量不足，达到系统连续工作的效果O
[0021]负载需要稳定的工作电压，稳压电路将温差发电单元产生的电能或能量存储器21存储的电能转换成稳定的电压输出，稳压值为直流2-36V，用以为控制单元提供电能。信号转换电路产生的微弱电能也输送到控制单元。
[0022]控制单元作为供暖系统的核心部件，采集系统中各参数传感器的信号，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等，并将参数上传至系统服务器，以及通过发出控制指令用来控制调节阀。控制单元和系统服务器之间通过无线通信模块连接，连接方式为GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一种。
[0023]如图2所示，温差发电单元包括温差发电芯片11，利用上端面和下端面的温度差进行发电；上端面上有若干散热片簇12，下端面连有导热片13，导热片13下连接有导热底座14，导热底座14可拆卸，当热源为平面时，导热片13接触热源，当热源为管道时，利用导热底座14固定在热源上，以将热源的热量尽可能多的传导至温差发电芯片11的热端，以使温差发电芯片11的热端的温度尽量高，冷热端温差尽可能大。第一输出接口 15包括电源输出接口和传感器输出接口，电源输出接口将由温差转换成的电能作为电源输出至能量采集电路;传感器输出接口用于指示温差发电芯片11冷热端的温度，以方便了解系统的工作状态。
[0024]本实施例中散热片簇12的构造独特，呈扇形，由多个散热片121组成，一般为3?12个，每个散热片121高50?100mm，厚2?20mm，散热片121体上分布有条状凸起，以增大散热面积;相邻的散热片121间的角度为5°?10°，有利于充分快速散热;散热片121下端设有底座122，两者连为一体，材质为铝，底座122厚度为2?20mm。本实施例中散热片的这种结构，散热效率高，比采用冷却水散热节省能源，方便使用。
[0025]如图3所示，能量采集存储单元包括集成电路板22、能量存储器23。集成电路板22中有能量采集电路以及与之相连的稳压电路，用于将从温差发电单元产生的电能进行有效采集和稳压滤波，继而为负载提供稳定的直流电压;信号转换电路，将采集到的高低温度转换为电信号，也输出到负载。能量存储器23可以是蓄电池或超级电容。本实施例还包括输入接口 24和第二输出接口 25，输入接口 24连接温差发电单元的第一输出接口 15，第二输出接口 25用于输出稳定的电压和传感器信号。
[0026]本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【主权项】
1.基于供暖设施的自供电传感系统，其特征在于，包括 温差发电单元，与热源直接接触，将温度差转换成电能并分别将温度和电能输出； 能量采集存储单元，采集所述温差发电单元输出的温度和电能，存储电能，并将温度转换为电信号； 控制单元，接收所述能量采集存储单元提供的电压作为电源，同时采集系统中各参数传感器的信号； 系统服务器，用来接收所述控制单元发送的信号；以及调节阀，其与所述控制单元相连;其中所述温差发电单元包括温差发电芯片、固定在所述温差发电芯片上面的散热片簇、固定在所述温差发电芯片下面的导热片;所述散热片簇呈扇形，由4?12个散热片组成，散热片的底端设有底座，散热片的底端与所述底座连为一体，所述底座厚度为2?20mm，相邻散热片之间的角度为5°?10° ;所述散热片高度为50?100mm，所述散热片厚度为I?5mm，所述散热片上设有条状凸起； 所述能量采集存储单元包括能量采集电路、能量存储器和信号转换电路，所述能量采集电路采集所述温差发电芯片产生的电能，所述能量存储器用来存储电能并在需要时释放电能，所述信号转换电路将从所述散热片和所述导热片采集的温度转换成电信号;所述信号转换电路的输出端和所述能量采集电路的输出端均与所述控制单元相连。2.根据权利要求1所述的自供电传感系统，其特征在于，所述能量存储器为蓄电池、充电电池、超级电容的任一种。3.根据权利要求1所述的自供电传感系统，其特征在于，所述温差发电单元还包括导热底座，与所述导热片紧密连接，用于固定在热源上。4.根据权利要求1所述的自供电传感系统，其特征在于，所述能量采集电路后还连接有稳压电路。5.根据权利要求1所述的自供电传感系统，其特征在于，所述参数传感器为温度传感器、流量传感器、压力传感器中的至少一种。6.根据权利要求1所述的自供电传感系统，其特征在于，所述控制单元通过无线通信模块与所述系统服务器连接，连接方式为GPRS、3G/4G、Wif1、Zigbee、SmartMesh IP、433MHz中的一种。
【文档编号】F24D19/10GK105827154SQ201610330319
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】戴征武, 李继双, 陈远宁, 章伟聪, 郭龙飞
【申请人】宁波微能物联科技有限公司