[发明专利]一种快速实现大范围温度触觉感知的方法及系统

权利要求书

1.一种快速实现大范围温度触觉感知的方法，其特征在于：将双层帕尔贴作为双热源，采集上层帕尔贴冷端的温度和下层帕尔贴冷端的温度，然后将温度进行差动放大并转化为电压量，接着将电压量转化为数字量，再通过二阶热电路模型算法和GPI温度控制算法计算得到两个帕尔帖所需的输入控制电流，再将两个输入控制电流通过直流电机驱动模块进行电流换向，然后将两个输入控制电流分别输入上层帕尔贴冷端和下层帕尔贴冷端。

2.根据权利要求1所述的快速实现大范围温度触觉感知的方法，其特征在于：通过温度传感器采集上层帕尔贴冷端的温度和下层帕尔贴冷端的温度，双层帕尔贴设于吸热源上，二阶系统热电路模型如式(1)和(5)所示：

$\stackrel{\·}{T_{c1}}=a_1{T}_{c1}+b_1{T}_{c2}+c_1---\left(1\right)$

式(1)中，T_c1为上层帕尔贴冷端的温度，T_c2为下层帕尔贴冷端的温度，a₁如式(2)所示，b₁如式(3)所示，c₁如式(4)所示；

$a_1=\frac{1}{C_1}(-\frac{1}{R_0}-{\mathrm{\αI}}_1-\frac{1}{R_{12}})---\left(2\right)$

式(2)中，C₁为上层帕尔贴和温度传感器的复合热容量，R₀为手指和上层帕尔贴之间的接触热阻，α为塞贝克系数，I₁为流经上层帕尔贴的电流，R₁₂为上层帕尔贴与下层帕尔贴之间的热阻；

$b_1=\frac{1}{C_1{R}_{12}}---\left(3\right)$

$c_1=\frac{1}{C_1}(\frac{T_0}{R_0}+\frac{1}{2}{R}_{el}{I_1}^2)---\left(4\right)$

式(4)中，T₀为手指的温度，R_el为输入控制电流导线的焦耳热阻；

$\stackrel{\·}{T_{c2}}=a_2{T}_{c2}+b_2{T}_{c1}+c_2---\left(5\right)$

式(5)中，a₂如式(6)所示，b₂如式(7)所示，c₂如式(8)所示；

$a_2=\frac{1}{C_2}(-\frac{1}{R_p}-{\mathrm{\αI}}_2-\frac{1}{R_{12}})---\left(6\right)$

式(6)中，C₂为上层帕尔贴和下层帕尔贴的复合热容量，R_p为帕尔贴与支撑平台之间的热阻，I₂为流经下层帕尔贴的电流；

$b_2=\frac{1}{C_2{R}_{12}}---\left(7\right)$

$c_2=\frac{1}{C_2}(\frac{T_h}{R_p}+\frac{1}{2}{R}_{el}{I_2}^2)---\left(8\right)$

式(8)中，T_h为吸热源的温度。