本實用新型屬于飲水容器領(lǐng)域，特別涉及一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯。

背景技術(shù)：

在日常的生產(chǎn)生活中，人們將水杯用于盛放各類液體，如純凈水、牛奶和咖啡等，通過水杯補(bǔ)充人體所需水分。在日常的實際使用過程中，常常因為杯內(nèi)的液體溫度過高，而造成人體飲用不適，水杯無法實現(xiàn)自動降溫，等待時間過長。此外，傳統(tǒng)水杯雖然材質(zhì)和外觀不盡相同，但必須從杯體引出一根供電線實現(xiàn)對杯內(nèi)電子設(shè)備的供電，即使通過供電底座實現(xiàn)供電，但是杯體仍有裸露的金屬導(dǎo)電觸點，安全性仍有所不足。因此，設(shè)計一種滿足自動降溫和無線充電的智能水杯具有非常重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中水杯不能自動降溫、充電不安全的問題，本實用新型提供一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：

一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯，包括半導(dǎo)體制冷片、底座和由內(nèi)壁、外壁及二者之間的空腔形成的杯體，杯體頂部蓋有杯蓋，內(nèi)壁連接溫度傳感器，半導(dǎo)體制冷片相對的兩側(cè)分別為熱面和冷面，內(nèi)壁朝向空腔的一側(cè)與半導(dǎo)體制冷片的冷面相接，半導(dǎo)體制冷片的熱面通過導(dǎo)熱片連接外壁，外壁上設(shè)有處理器，空腔底部設(shè)有包括電磁線圈和開關(guān)穩(wěn)壓模塊的無線儲電模塊，杯體底部連接可拆卸的底座，底座內(nèi)設(shè)有無線供電模塊，無線供電模塊通過其內(nèi)的電磁線圈將電能傳遞至無線儲電模塊內(nèi)的電磁線圈并通過開關(guān)穩(wěn)壓模塊為處理器供電，處理器內(nèi)設(shè)有信號處理模塊和繼電器，處理器的輸入端連接溫度傳感器和客戶端，處理器的輸出端連接半導(dǎo)體制冷片。

進(jìn)一步的，所述外壁上還設(shè)有由繼電器驅(qū)動的顯示屏，顯示屏為液晶顯示屏，用于顯示杯體內(nèi)容物的溫度數(shù)值。

進(jìn)一步的，所述外壁朝向空腔的一側(cè)通過與其相連的導(dǎo)熱片連接半導(dǎo)體制冷片的熱面。

進(jìn)一步的，所述外壁朝向空腔的一側(cè)設(shè)有處理器，處理器通過繼電器驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)壁底部設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器內(nèi)設(shè)有用于采集杯體內(nèi)容物溫度的溫度采集模塊。

進(jìn)一步的，所述無線底座內(nèi)還設(shè)有與無線供電模塊連接的穩(wěn)壓模塊。

進(jìn)一步的，所述處理器為16位MSP430F169單片機(jī)，所述繼電器為一路光耦隔離繼電器，所述半導(dǎo)體制冷片為TEC1-12708制冷片，所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器。

進(jìn)一步的，所述客戶端通過藍(lán)牙或無線連接處理器并向其輸入溫度閾值。

進(jìn)一步的，所述客戶端為手機(jī)、電腦的任一種。

進(jìn)一步的，所述底座通過設(shè)置在其內(nèi)的插口接入外部供電電源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型公開了一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯，包括具有內(nèi)外雙層壁的杯體，內(nèi)壁與外壁形成空腔，內(nèi)壁連接半導(dǎo)體制冷片和溫度傳感器，半導(dǎo)體制冷片通過導(dǎo)熱片連接外壁，外壁上設(shè)有顯示屏和處理器，處理器接收溫度傳感器的溫度信號并通過繼電器驅(qū)動顯示屏和半導(dǎo)體制冷片，空腔底部設(shè)有包括電磁線圈和開關(guān)穩(wěn)壓模塊的無線儲電模塊，杯體底部連接可拆卸的底座，底座內(nèi)的無線供電模塊通過其內(nèi)的電磁線圈將電能傳遞至無線儲電模塊內(nèi)的電磁線圈并通過開關(guān)穩(wěn)壓模塊為處理器供電。本實用新型通過無線或藍(lán)牙實時改變溫度閥值，利用溫度傳感器對杯體內(nèi)容物的溫度實時監(jiān)測，處理器內(nèi)的信號處理模塊根據(jù)溫度傳感器傳送的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片制冷并在顯示屏上進(jìn)行溫度顯示或停止降溫，無線供電模塊與無線儲電模塊之間以電磁場傳送能量，兩者之間不用電線連接，實現(xiàn)無導(dǎo)電接點外露、杯體與底座在空間上的隔離和供電與取電的隔離，保證供電時的安全性，具有智能化水平高、降溫快速、取用方便、靈敏度高、穩(wěn)定性高、功耗低和成本低廉的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型的工作原理框圖；

圖2是本實用新型的實物結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例1的程序流程圖；

其中，1-杯蓋；2-外壁；3-內(nèi)壁；4-顯示屏；5-處理器；6-半導(dǎo)體制冷片；7-導(dǎo)熱片；8-溫度傳感器；9-無線儲電模塊；10-底座。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作更進(jìn)一步的說明。

名詞解釋：

MIPS：英文名稱為Million Instructions Per Second，即：每秒百萬條指令數(shù)。

半導(dǎo)體致冷，也叫溫差電致冷，是利用半導(dǎo)體材料的溫差電效應(yīng)，即珀爾帖效應(yīng)來實現(xiàn)致冷的一門新興技術(shù)，當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成的熱電偶對中有電流通過時，兩端之間就會產(chǎn)生熱量轉(zhuǎn)移，熱量就會從一端轉(zhuǎn)移到另一端，從而產(chǎn)生溫差形成冷熱端，但是半導(dǎo)體自身存在電阻當(dāng)電流經(jīng)過半導(dǎo)體時就會產(chǎn)生熱量，從而會影響熱傳遞。而且兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導(dǎo)體材料自身進(jìn)行逆向熱傳遞。當(dāng)冷熱端達(dá)到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時，就會達(dá)到一個平衡點，正逆向熱傳遞相互抵消。此時冷熱端的溫度就不會繼續(xù)發(fā)生變化，這就是珀爾帖半導(dǎo)體電效應(yīng)，也可以采取散熱等方式降低熱端的溫度來達(dá)到更低的溫度。

如圖1-3所示，一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯，包括杯蓋1、外壁2、內(nèi)壁3、顯示屏4、處理器5、半導(dǎo)體制冷片6、導(dǎo)熱片7、溫度傳感器8、無線儲電模塊9和底座10。杯體包括外壁2、內(nèi)壁3及二者之間的空腔，內(nèi)壁3和外壁2的材質(zhì)為金屬，具有良好的導(dǎo)熱性，杯體頂部蓋有用于防止杯體內(nèi)容物溢出或灑落的杯蓋1，內(nèi)壁3底部連接溫度傳感器8，溫度傳感器8內(nèi)設(shè)有用于實時采集和傳送杯體內(nèi)容物溫度信息的溫度采集模塊，空腔底部設(shè)有包括電磁線圈和開關(guān)穩(wěn)壓模塊的無線儲電模塊9，杯體底部連接可拆卸的底座10，底座10內(nèi)設(shè)有互相連接的穩(wěn)壓模塊和無線供電模塊，設(shè)置在底座10內(nèi)的插口用于接入外部供電電源，無線供電模塊通過其內(nèi)的電磁線圈將電能傳遞至無線儲電模塊9內(nèi)的電磁線圈并通過開關(guān)穩(wěn)壓模塊為處理器5及與其相連的各模塊供電，穩(wěn)壓模塊對外部供電電源的輸出電壓起穩(wěn)壓作用，可實現(xiàn)交流電向直流電的電壓轉(zhuǎn)化，用于驅(qū)動無線供電模塊正常工作，無線供電模塊內(nèi)的電磁線圈和無線儲電模塊9內(nèi)的電磁線圈之間產(chǎn)生諧振用于傳遞電能，開關(guān)穩(wěn)壓模塊用于將通過電磁線圈諧振產(chǎn)生的電能電壓轉(zhuǎn)換成處理器5的直流工作電壓，無線供電模塊與無線儲電模塊9之間以磁場傳送能量，兩者之間不用電線連接，實現(xiàn)無導(dǎo)電接點外露、杯體與底座10在空間上的隔離和供電與取電的隔離，保證用電時的安全性。

半導(dǎo)體制冷片6由周向排列的P-N結(jié)熱電隅對組成，半導(dǎo)體制冷片6相對的兩側(cè)分別為熱面和冷面，內(nèi)壁3朝向空腔的一側(cè)與半導(dǎo)體制冷片6的冷面相接，外壁2朝向空腔的一側(cè)通過與其相連的導(dǎo)熱片7連接半導(dǎo)體制冷片6的熱面，外壁2朝向空腔的一側(cè)設(shè)有處理器5，外壁2上還設(shè)有用于顯示杯體內(nèi)容物溫度數(shù)值的顯示屏4，處理器5內(nèi)設(shè)有信號處理模塊和繼電器，處理器5通過其內(nèi)的信號處理模塊連接溫度傳感器8和客戶端，處理器5內(nèi)的繼電器用于驅(qū)動顯示屏4和半導(dǎo)體制冷片6。

溫度傳感器8為DS18B20高精度溫度傳感器，工作電壓為3-5.5V，靜態(tài)功耗低于3uA，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測溫精度且體積小、硬件開銷低。

處理器5為16位MSP430F169單片機(jī)，繼電器為一路光耦隔離繼電器，處理器5通過設(shè)置在其內(nèi)的信號處理模塊接收溫度傳感器8和客戶端傳送的信號，MSP430F169型號的處理器8的功耗極低且處理速度較快，電源采用1.8-3.6V低電壓，I/0輸入端口的漏電流不高于50nA，適用于體積小的水杯。

顯示屏4為液晶顯示屏，半導(dǎo)體制冷片6為TEC1-12708制冷片，客戶端為手機(jī)、電腦的任一種，客戶端可根據(jù)實際需求直接通過藍(lán)牙或無線向處理器5輸入預(yù)設(shè)的溫度閾值。

本實用新型采用IAR軟件運用C語言編寫處理器5的驅(qū)動程序，處理器5的功能包括接收并處理溫度數(shù)據(jù)并控制半導(dǎo)體制冷片6制冷和顯示屏4顯示溫度數(shù)據(jù)，IAR軟件能夠?qū)崿F(xiàn)硬件在線仿真，直接通過軟件調(diào)試斷點便于快速找出程序錯誤。

本實用新型的工作原理：

將水杯放置于底座10上，底座10通過插口接入外部供電電源，底座10內(nèi)的穩(wěn)壓模塊對外部供電電源的輸出電壓進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)化，使用于提供電能的無線供電模塊啟動，無線供電模塊內(nèi)的電磁線圈與空腔底部的電磁線圈產(chǎn)生諧振并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和電能傳遞，將電能傳遞至無線儲電模塊9內(nèi)的電磁線圈，開關(guān)穩(wěn)壓模塊將通過電磁線圈諧振產(chǎn)生的電能電壓轉(zhuǎn)化成處理器5的直流工作電壓，用于為處理器5和與其連接的模塊供電，通過無線供電模塊取電，實現(xiàn)杯體與底座10在空間上的隔離和供電與取電的隔離，保證供電時的安全性，此時整個系統(tǒng)接通電源并正常通電，客戶端可通過無線或藍(lán)牙向處理器5輸入設(shè)定的溫度閾值，默認(rèn)預(yù)設(shè)的溫度閥值為40℃，可輸入的溫度閾值為20-60℃，溫度傳感器8運行并通過其內(nèi)的溫度采集模塊對杯體內(nèi)容物的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采樣和傳送至處理器5，處理器5內(nèi)的信號處理模塊接收該溫度數(shù)據(jù)并與設(shè)定的溫度閾值進(jìn)行比較和判斷：若高于溫度閾值，則處理器5的繼電器啟動，驅(qū)動顯示屏4將該溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，用以提示用戶杯體內(nèi)容物的溫度過高，預(yù)防燙傷等事故，并驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片6制冷，內(nèi)壁3朝向空腔的一側(cè)與半導(dǎo)體制冷片6的冷面相接，外壁2朝向空腔的一側(cè)通過與其相連的導(dǎo)熱片7連接半導(dǎo)體制冷片6的熱面，在制冷過程中，冷面的熱量傳導(dǎo)到熱面再傳至導(dǎo)熱片7，導(dǎo)熱片7將熱量傳導(dǎo)到外壁2進(jìn)行被動散熱，利用珀爾帖半導(dǎo)體電效應(yīng)原理實現(xiàn)水杯的自動降溫；若處理器5接收的溫度數(shù)據(jù)低于預(yù)設(shè)的溫度閾值，處理器5停止工作，顯示屏4停止顯示溫度值，半導(dǎo)體制冷片6停止降溫，溫度傳感器8能實時對杯體內(nèi)容物的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣并傳送至處理器5，如此循壞往復(fù)，進(jìn)行智能降溫或停止降溫，隨后從底座10取下水杯即可飲用或用于其他。

實施例1

如圖1-3所示，一種無線供電的半導(dǎo)體降溫水杯，包括杯蓋1、外壁2、內(nèi)壁3、顯示屏4、處理器5、半導(dǎo)體制冷片6、導(dǎo)熱片7、溫度傳感器8、無線儲電模塊9和底座10。杯體包括外壁2、內(nèi)壁3及二者之間的空腔，內(nèi)壁3和外壁2的材質(zhì)為具有良好導(dǎo)電和導(dǎo)熱性的金屬，杯體頂部蓋有用于防止杯體內(nèi)容物溢出或灑落的杯蓋1，內(nèi)壁3底部連接溫度傳感器8，溫度傳感器8內(nèi)設(shè)有用于實時采集和傳送杯體內(nèi)容物溫度信息的溫度采集模塊，空腔底部設(shè)有包括電磁線圈和開關(guān)穩(wěn)壓模塊的無線儲電模塊9，杯體底部連接可拆卸的底座10，底座10內(nèi)設(shè)有互相連接的穩(wěn)壓模塊和無線供電模塊，半導(dǎo)體制冷片6由周向排列的P-N結(jié)熱電隅對組成，半導(dǎo)體制冷片6相對的兩側(cè)分別為熱面和冷面，內(nèi)壁3朝向空腔的一側(cè)與半導(dǎo)體制冷片6的冷面相接，外壁2朝向空腔的一側(cè)通過與其相連的導(dǎo)熱片7連接半導(dǎo)體制冷片6的熱面，外壁2朝向空腔的一側(cè)設(shè)有處理器5，外壁2上還設(shè)有用于顯示杯體內(nèi)容物溫度數(shù)值的液晶顯示屏4，處理器5內(nèi)設(shè)有信號處理模塊和繼電器，處理器5通過其內(nèi)的信號處理模塊分別連接并接收溫度傳感器8和客戶端發(fā)送的信號，處理器5內(nèi)的繼電器用于驅(qū)動顯示屏4和半導(dǎo)體制冷片6。

處理器5為MSP430F169單片機(jī)，繼電器為一路光耦隔離繼電器，功耗低，電源采用1.8V低電壓，RAM 數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅為0.1 uA，活動模式耗電為250uA/MIPS，I/O輸入端口的漏電流為50 nA。

半導(dǎo)體制冷片6型號為TEC1-12708，外形尺寸為40*40*3.5mm，額定電壓為直流12V，最大致冷功率（Qcmax）為77W，工作溫度為-55℃-83℃，制冷效率高，能在短時間將溫度降低到預(yù)設(shè)溫度閾值以下。

溫度傳感器8為DS18B20高精度溫度傳感器，體積小、抗干擾能力強(qiáng)，工作電壓為3V，靜態(tài)功耗為2uA，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測溫精度。

裝有飲用水的杯體頂部蓋有杯蓋1，防止飲用水溢出或出現(xiàn)燙傷等意外事故，杯體放置于底座10上，底座10通過插口接入220V交流市電，整個系統(tǒng)通電，通過穩(wěn)壓模塊將其轉(zhuǎn)化成12V穩(wěn)壓直流電用于驅(qū)動12V/2A的直流大功率無線供電模塊啟動，無線供電模塊通過其內(nèi)的電磁線圈與無線儲電模塊9內(nèi)的電磁線圈之間產(chǎn)生諧振并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和電能傳遞，開關(guān)穩(wěn)壓模塊將通過電磁線圈諧振產(chǎn)生的電能電壓轉(zhuǎn)換成MSP430F169單片機(jī)的直流工作電壓，整個系統(tǒng)全部實現(xiàn)接通電源和正常通電，溫度閾值為40℃，DS18B20高精度溫度傳感器8通過其內(nèi)的溫度采集模塊對杯體內(nèi)的飲用水溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采樣和傳送至MSP430F169單片機(jī)，MSP430F169單片機(jī)內(nèi)的信號處理模塊接收該溫度數(shù)據(jù)并與溫度閾值進(jìn)行比較和判斷：若接收的溫度數(shù)據(jù)高于40℃，則MSP430F169單片機(jī)驅(qū)動繼電器啟動，驅(qū)動液晶顯示屏4將該實際的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，用以提示用戶杯體內(nèi)容物的溫度過高，預(yù)防燙傷等事故，并驅(qū)動TEC1-12708半導(dǎo)體制冷片6制冷，在制冷過程中，冷面的熱量傳導(dǎo)到熱面再傳至導(dǎo)熱片7，導(dǎo)熱片7將熱量傳導(dǎo)到外壁2進(jìn)行被動散熱，利用珀爾帖半導(dǎo)體電效應(yīng)原理，實現(xiàn)水杯的自動降溫；若MSP430F169單片機(jī)接收的溫度數(shù)據(jù)低于40℃，MSP430F169單片機(jī)停止工作，液晶顯示屏4停止顯示溫度值，TEC1-12708半導(dǎo)體制冷片6停止降溫，DS18B20高精度溫度傳感器8能實時對杯體內(nèi)飲用水的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣并傳送至MSP430F169單片機(jī)，如此循壞往復(fù)，進(jìn)行智能降溫或停止降溫。

本實用新型采用IAR軟件運用C語言編寫MSP430F169單片機(jī)的驅(qū)動程序，MSP430F169單片機(jī)的功能包括接收并處理溫度數(shù)據(jù)并控制TEC1-12708半導(dǎo)體制冷片6制冷和液晶顯示屏4顯示溫度數(shù)據(jù)，IAR軟件能夠?qū)崿F(xiàn)硬件在線仿真，直接通過軟件調(diào)試斷點便于快速找出程序錯誤。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。