一種新型的溫控椅子

李丹++羅霄++柏楊汀芷++謝運來

摘 要：本設計提供一種基于簡單電路設計的自動控溫座椅，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監控溫度并控制相應的電路開啟，加熱電路利用金屬電阻絲加熱，制冷電路利用半導體制冷片降溫，以達到自動控溫的功能，改善傳統座椅的單一性缺點，滿足人們對舒適性的要求。

關鍵詞：座椅；自動控溫；半導體制冷片；舒適性

中圖分類號：Q78-337 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0074-01

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

在日益增長的物質文化需求的驅使下，人們越來越期望座椅能夠被設計的能滿足人們對舒適度的要求。因此新型的溫控座椅值得研究。

1 研究背景

隨著我國科學技術不斷發展，商品不斷地推陳出新，人們對生活的需求越來越高，越來越追求創新。傳統的座椅除了能夠提供基本的提供座位的功能外，沒有充分滿足人們對舒適度的要求。無論是居家，工作還是出行，總會出現久坐不舒適的現象，并且在一定程度上還會對人體造成一定的健康問題。

2 發明內容

本發明提供一種基于一定電路控制的自動溫控座椅，其特征在于它由座椅本體、彈簧片、溫度傳感器、半導體制冷片、加熱金屬絲、直流電源以及相應的保護電阻組成。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單電路來完成相應的加熱或制冷任務，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成，完成座椅表面層溫度的監控。

自動控溫的實現主要由溫度檢測環節，加熱制冷選擇環節以及加熱制冷環節組成。

2.1 溫度檢測環節

熱電阻組成的溫度傳感器能夠檢測表面層的溫度變化，在測溫時，對熱電阻測溫系統中的電阻感溫元件通入工作電流，則不同的溫度會導致導體或半導體的電阻率發生變化，進而引起不同的電阻值，且溫度越高電阻值越大，使得其兩邊產生不同的電壓，這樣我們就將電阻隨溫度的變化轉化成為電壓隨溫度的變化。[2]利用這種特性，將表面層的溫度轉化為相應的電信號，并進一步控制加熱制冷電路的通斷。

2.2 加熱制冷選擇環節

經過第一個環節對溫度的監控后，預設一個溫度值，大量實驗數據表明人體最舒適的溫度是夏季19-24℃，冬季17-22℃。因此根據舒適溫度的范圍如19-22℃，設置相應的電壓值，當熱電阻兩端的電壓值增大時，表明溫度高于預設值，將開啟制冷電路；當熱電阻兩端電壓值下降時，表明溫度低于預設值，將開啟加熱電路，待溫度回到預設值范圍時，電路會自動斷開。

2.3 加熱制冷環節

加熱環節中，加熱電路開啟后，加熱金屬絲將達到工作狀態，對表面層的材料經行加熱，直到表面層的溫度降低到預設值；制冷環節中，半導體制冷片將進入工作狀態，半導體制冷器件是一種利用珀爾帖效應，在冷端吸收熱量，產生制冷效果，同時在熱端排除大量熱量的高熱流密度器件。與傳統制冷技術相比，熱電制冷具有結構簡單、可靠性高、壽命長、維修方便等獨特優點。[3]如此完成表面層的降溫。

3 研究的有益效果

本新型自動控溫座椅基于簡單的電路設計，對傳統的座椅進行了簡單的修改，使人們在使用過程中可以處于一種舒適的狀態，以更好的學習工作，出行，克服了傳統座椅夏熱冬涼的缺點，消除了傳統座椅對健康的威脅，更加滿足了人們的使用需求。

4 具體實施方式

使用本新型座椅時，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關閉合，熱電阻探頭開始監測表面層的溫度，當表面層溫度高于預設值時，熱電阻兩端電壓會升高，此時主路短路，加熱電路部分不工作，而熱電阻兩端電壓達到半導體制冷片的工作狀態，半導體制冷片開始工作，為表面層降溫；當表面層的溫度低于預設值時，熱電阻兩端電壓降低，此時制冷電路兩端電壓不足，處于斷路狀態，加熱電阻開始工作，使表面層的溫度升高。

5 結論與展望

傳統的座椅結構簡單，成本低廉但使用時無法自動調節溫度，不能滿足使用者對舒適度的追求，還會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，構造復雜，無法普。

此新型溫控座椅制作成本低，且易制作，而且能夠實現自動感知表面層溫度的變化達到自動控溫的效果，有效的解決傳統座椅在一定程度上危害使用者健康的問題，應用前景可觀。

參考文獻

[1]李雪梅，張宇.智能溫控座椅設計[J].留學生，2015（03）：47-48.

[2]王芳.熱電阻式溫度傳感器的測溫原理與應用[J].實用技術，2007（01）：33-35.

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