李丹++羅霄++柏楊汀芷++謝運(yùn)來(lái)

摘 要：本設(shè)計(jì)提供一種基于簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的自動(dòng)控溫座椅，主要由表面層和加熱制冷層組成，加熱制冷層利用溫度傳感器來(lái)監(jiān)控溫度并控制相應(yīng)的電路開(kāi)啟，加熱電路利用金屬電阻絲加熱，制冷電路利用半導(dǎo)體制冷片降溫，以達(dá)到自動(dòng)控溫的功能，改善傳統(tǒng)座椅的單一性缺點(diǎn)，滿足人們對(duì)舒適性的要求。

關(guān)鍵詞：座椅；自動(dòng)控溫；半導(dǎo)體制冷片；舒適性

中圖分類號(hào)：Q78-337 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0074-01

座椅在人們的日常生活中隨處可見(jiàn)，然而椅子在提供便利的同時(shí)，也存在著許多不足之處。例如：天熱時(shí)，久坐會(huì)導(dǎo)致屁股出汗，造成“尿褲子”的尷尬，同時(shí)易引起濕疹，有害健康；天冷時(shí)，座椅冰涼，冷刺激易使盆底肌肉痙攣，易誘發(fā)前列腺炎，有害健康。[1]

在日益增長(zhǎng)的物質(zhì)文化需求的驅(qū)使下，人們?cè)絹?lái)越期望座椅能夠被設(shè)計(jì)的能滿足人們對(duì)舒適度的要求。因此新型的溫控座椅值得研究。

1 研究背景

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，商品不斷地推陳出新，人們對(duì)生活的需求越來(lái)越高，越來(lái)越追求創(chuàng)新。傳統(tǒng)的座椅除了能夠提供基本的提供座位的功能外，沒(méi)有充分滿足人們對(duì)舒適度的要求。無(wú)論是居家，工作還是出行，總會(huì)出現(xiàn)久坐不舒適的現(xiàn)象，并且在一定程度上還會(huì)對(duì)人體造成一定的健康問(wèn)題。

2 發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于一定電路控制的自動(dòng)溫控座椅，其特征在于它由座椅本體、彈簧片、溫度傳感器、半導(dǎo)體制冷片、加熱金屬絲、直流電源以及相應(yīng)的保護(hù)電阻組成。所述的座椅本體分為加熱制冷層和表面層，其中加熱制冷層主要由電子器件組成的簡(jiǎn)單電路來(lái)完成相應(yīng)的加熱或制冷任務(wù)，表面層提供給使用者直接接觸，而表面層和加熱制冷層間通過(guò)特殊的材料連接在一起，以便可以完成溫度的傳遞。所述的溫度傳感器主要由熱電阻構(gòu)成，完成座椅表面層溫度的監(jiān)控。

自動(dòng)控溫的實(shí)現(xiàn)主要由溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)，加熱制冷選擇環(huán)節(jié)以及加熱制冷環(huán)節(jié)組成。

2.1 溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)

熱電阻組成的溫度傳感器能夠檢測(cè)表面層的溫度變化，在測(cè)溫時(shí)，對(duì)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)中的電阻感溫元件通入工作電流，則不同的溫度會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生變化，進(jìn)而引起不同的電阻值，且溫度越高電阻值越大，使得其兩邊產(chǎn)生不同的電壓，這樣我們就將電阻隨溫度的變化轉(zhuǎn)化成為電壓隨溫度的變化。[2]利用這種特性，將表面層的溫度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)一步控制加熱制冷電路的通斷。

2.2 加熱制冷選擇環(huán)節(jié)

經(jīng)過(guò)第一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)溫度的監(jiān)控后，預(yù)設(shè)一個(gè)溫度值，大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明人體最舒適的溫度是夏季19-24℃，冬季17-22℃。因此根據(jù)舒適溫度的范圍如19-22℃，設(shè)置相應(yīng)的電壓值，當(dāng)熱電阻兩端的電壓值增大時(shí)，表明溫度高于預(yù)設(shè)值，將開(kāi)啟制冷電路；當(dāng)熱電阻兩端電壓值下降時(shí)，表明溫度低于預(yù)設(shè)值，將開(kāi)啟加熱電路，待溫度回到預(yù)設(shè)值范圍時(shí)，電路會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)。

2.3 加熱制冷環(huán)節(jié)

加熱環(huán)節(jié)中，加熱電路開(kāi)啟后，加熱金屬絲將達(dá)到工作狀態(tài)，對(duì)表面層的材料經(jīng)行加熱，直到表面層的溫度降低到預(yù)設(shè)值；制冷環(huán)節(jié)中，半導(dǎo)體制冷片將進(jìn)入工作狀態(tài)，半導(dǎo)體制冷器件是一種利用珀?duì)柼?yīng)，在冷端吸收熱量，產(chǎn)生制冷效果，同時(shí)在熱端排除大量熱量的高熱流密度器件。與傳統(tǒng)制冷技術(shù)相比，熱電制冷具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、壽命長(zhǎng)、維修方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。[3]如此完成表面層的降溫。

3 研究的有益效果

本新型自動(dòng)控溫座椅基于簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，對(duì)傳統(tǒng)的座椅進(jìn)行了簡(jiǎn)單的修改，使人們?cè)谑褂眠^(guò)程中可以處于一種舒適的狀態(tài)，以更好的學(xué)習(xí)工作，出行，克服了傳統(tǒng)座椅夏熱冬涼的缺點(diǎn)，消除了傳統(tǒng)座椅對(duì)健康的威脅，更加滿足了人們的使用需求。

4 具體實(shí)施方式

使用本新型座椅時(shí)，跟平常一樣只需要自然的坐在表面層上，彈簧片將被壓縮使開(kāi)關(guān)閉合，熱電阻探頭開(kāi)始監(jiān)測(cè)表面層的溫度，當(dāng)表面層溫度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，熱電阻兩端電壓會(huì)升高，此時(shí)主路短路，加熱電路部分不工作，而熱電阻兩端電壓達(dá)到半導(dǎo)體制冷片的工作狀態(tài)，半導(dǎo)體制冷片開(kāi)始工作，為表面層降溫；當(dāng)表面層的溫度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，熱電阻兩端電壓降低，此時(shí)制冷電路兩端電壓不足，處于斷路狀態(tài)，加熱電阻開(kāi)始工作，使表面層的溫度升高。

5 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)的座椅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉但使用時(shí)無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，不能滿足使用者對(duì)舒適度的追求，還會(huì)在一定程度上危害使用者的身體健康，而一些新型的溫控座椅，雖然控溫效果好但制作成本高，構(gòu)造復(fù)雜，無(wú)法普。

此新型溫控座椅制作成本低，且易制作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)感知表面層溫度的變化達(dá)到自動(dòng)控溫的效果，有效的解決傳統(tǒng)座椅在一定程度上危害使用者健康的問(wèn)題，應(yīng)用前景可觀。

參考文獻(xiàn)

[1]李雪梅，張宇.智能溫控座椅設(shè)計(jì)[J].留學(xué)生，2015（03）：47-48.

[2]王芳.熱電阻式溫度傳感器的測(cè)溫原理與應(yīng)用[J].實(shí)用技術(shù)，2007（01）：33-35.

[3]白曉亮.半導(dǎo)體制冷的散熱與熱管散熱器的設(shè)計(jì)[J].制冷，1998，65（4）：46-49.