基于加熱系統(tǒng)的可自動(dòng)加熱智能水杯

（山東科技大學(xué)濟(jì)南校區(qū)電氣信息系，濟(jì)南 250000）

0 引言

自動(dòng)加熱水杯底部設(shè)置USB接口和可充電電池以及絕熱材料（玻璃纖維）和塑料底座，水杯的內(nèi)膽由不銹鋼制成且內(nèi)膽內(nèi)側(cè)鍍銀起到保溫作用，內(nèi)膽外側(cè)環(huán)繞有螺旋型陶瓷管，陶瓷管內(nèi)部有電熱絲。內(nèi)膽與水杯外殼之間放置環(huán)繞包裹的氣凝膠氈（導(dǎo)熱系數(shù)低）起到保溫作用[1]。陶瓷管上設(shè)置卡槽用來(lái)放置溫度傳感器的探頭，溫度傳感器的顯示器通過(guò)導(dǎo)線與探頭連接在一起，顯示器置于保溫杯外殼上，顯示器背面設(shè)置絕熱材料，將顯示器嵌入在外殼中顯示杯內(nèi)溫度。水杯外部設(shè)置散熱裝置，可推拉散熱門在水杯停止加熱后對(duì)水杯內(nèi)部散熱。杯蓋為按鈕式彈射杯蓋，防止打開(kāi)杯蓋時(shí)丟失杯蓋。

1 自動(dòng)加熱水杯原理

自動(dòng)加熱水杯由簡(jiǎn)單的熱傳導(dǎo)原理和能量轉(zhuǎn)換原理完成對(duì)加熱系統(tǒng)的設(shè)置，加熱系統(tǒng)電路原理如圖1所示。

加熱水杯運(yùn)用最傳統(tǒng)的電熱絲發(fā)熱原理，將電池的電能轉(zhuǎn)化為電熱絲產(chǎn)生的熱能。選用導(dǎo)熱性能好的氧化鈹陶瓷以防電熱絲與不銹鋼內(nèi)膽產(chǎn)生直接接觸，在氧化鈹陶瓷管壁設(shè)置一個(gè)小卡槽用來(lái)放置溫度傳感器的探頭，溫度傳感器的探頭檢測(cè)電熱絲發(fā)熱時(shí)通過(guò)氧化鈹陶瓷產(chǎn)生的溫度并顯示在顯示器上[2]。傳感器探頭放置位置如圖2所示。

圖2 傳感器探頭放置位置

內(nèi)膽與外殼之間加入一層氣凝膠氈，防止水杯跌落時(shí)陶瓷管的損壞，氣凝膠氈的導(dǎo)熱系數(shù)低起到保溫作用。在電源與內(nèi)膽之間設(shè)置真空絕熱板以免杯體內(nèi)的溫度對(duì)電源產(chǎn)生影響，保證電源的正常工作與運(yùn)行。電源設(shè)置USB接口對(duì)電池充電，電源既可以對(duì)水杯內(nèi)輸送電能也可以對(duì)外輸送電能，當(dāng)手機(jī)沒(méi)電時(shí)可以用水杯內(nèi)的電源完成對(duì)手機(jī)的充電，實(shí)現(xiàn)水杯電源的多功能應(yīng)用[3]。在水杯外殼置有電源開(kāi)關(guān)，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)水杯為保溫狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)水杯為加熱狀態(tài)。當(dāng)水杯完成加熱后打開(kāi)可推拉散熱門對(duì)杯體內(nèi)散熱，以免杯體內(nèi)的溫度過(guò)高，水杯外殼采用隔熱鋁合金構(gòu)成，隔熱鋁合金是隔熱的復(fù)合型材料，有優(yōu)良的保溫性能和阻隔噪音的性能。杯體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 杯體結(jié)構(gòu)

2 產(chǎn)品參數(shù)

產(chǎn)品參數(shù)如表1所示。

表1 產(chǎn)品參數(shù)

3 結(jié)束語(yǔ)

如今保溫杯只能實(shí)現(xiàn)對(duì)水的保溫功能而無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水的加熱功能，自動(dòng)保溫杯設(shè)計(jì)的理念是實(shí)現(xiàn)對(duì)水的自動(dòng)加熱，在冬天不僅可以讓人們喝上熱水也可以起到暖手的作用，適用于各年齡段的人，其成本不高符合普通人的消費(fèi)水平，市場(chǎng)前景還是非?？捎^的。