[发明专利]一种温感装置、系统及其温度控制方法

说明书

本发明提出了一种温感装置、系统及其控制方法，温感装置包括：加热模块，包括热腔和设于热腔内的PTC发热体；制冷模块，包括冷腔和设于冷腔内的半导体制冷片；以及进气组件、出气组件和控制模块。本发明实施例选择了体积小且薄的半导体制冷片和PTC发热体分别作为制冷源和加热源，将其分别封装在两个独立的腔体内工作，控制模块控制装置同时产生冷热两种或其中一种气流，减小了装置的体积的同时也可提供多种温感触觉。温感系统包括上位机和前述温感装置，温感装置的控制模块接收的上位机发出的温度指令，结合PID控制算法实时监测当前温度和温度需求，利用PWM控制出气口排出符合温度需求的气流，实现了自动触发式的温感控制。

技术领域

本发明涉及温度调节的技术领域，具体涉及一种温感装置、系统及其温度控制方法。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实的快速发展和应用，基于虚拟现实或增强现实的温度感知触觉也是一个重要的研究方向。温度感知触觉就是感知冷和热的过程。现有的温度感知触觉装置多采用高电压，能耗大，资源浪费较大。且当前的温度感知触觉装置体积较大，如采用冷凝制冷和压缩的方式制冷，另外还有液体汽化制冷、吸附式制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷等，这些制冷方式对设备要求都较高，导致设备体积较大，无法应用于小平台的工作环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种温度感知装置、系统及其控制方法，能够同时产生冷气和热气的温度感知触觉，该装置体积小，制冷和加热效率高，解决了现有技术中温度控制装置体积大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种温感装置，包括：

加热模块，包括热腔和设于热腔内的PTC发热体，PTC发热体通过夹块垂直固定于热腔内壁上，如此设置PTC发热体不与腔壁接触，增大了气流与PTC发热体接触面积，可提高散热效率；制冷模块，包括冷腔和设于冷腔内的半导体制冷片，半导体制冷片嵌入冷腔的腔壁内，制冷片的冷面朝向冷腔内，半导体制冷片的热面朝冷腔外，冷腔与热腔并排设置；进气组件，包括设于热腔和冷腔底座的进气口，进一步的，进气口为U型槽；出气组件，包括设于热腔和冷腔顶部的出气口和设于出气口和进气口之间的排气扇，排气扇的叶片正面朝向出气口，用于将腔内气流从出气口排出；控制模块，用于据接收到的温度指令控制温感装置工作。

进一步的，为提高PTC发热体的散热效率，PTC发热体单面设有散热片或双面设有散热片，用于辅助散热。

进一步的，半导体制冷片的冷面连接散热片，半导体制冷片的热面连接水冷降温组件，以提高降温效率。

进一步的，制冷片为双层制冷片，所述双层制冷片为一片半导体制冷片的冷面与另一片半导体制冷片的热面进行贴合而成，满足更大范围的制冷需求。

进一步的，进气组件还包括用于减小热腔进气通道的第一挡板和用于减小冷腔进气通道的第二档板，第一挡板和第二档板的设置位置高于进气口的上边界。挡板减小了进气通道，腔内与腔外热量交换通道变小，起到一定的保暖作用。

进一步的，第二档板与排气扇所在平面呈一定的倾斜角设置，所述倾斜角为5°～45°，用于汇集所述冷腔内制冷时产生的水滴至所述第二档板的最低处，所述最低处设有出水孔，用于排出冷腔制冷产生的水滴。

进一步的，出气组件还包括用于保温的止回片机构，止回片机构包括保温板、弹簧扭簧和内框，保温板设于排气扇下方，保温板的其中一边通过弹簧扭簧与腔壁相连形成旋转轴，内框为水平环绕腔壁设置的用于限制保温板位置的边框，内框与保温板贴近并设于保温板的下方，当腔内无气流时，所述保温板与内框闭合，当有气流驱动时，保温板围绕转轴转动。

进一步的，控制模块包括设于热腔内的第一温度传感器、设于冷腔内的第二温度传感器、安装在热腔或冷腔外壁上的下位机，第一温度传感器用于实时获取热腔内的气流温度，第二温度传感器用于实时获取冷腔内的气流温度，上位机用于控制PTC发热体、半导体制冷片和排气扇的电流。