基于加热系统的可自动加热智能水杯

（山东科技大学济南校区电气信息系，济南 250000）

0 引言

自动加热水杯底部设置USB接口和可充电电池以及绝热材料（玻璃纤维）和塑料底座，水杯的内胆由不锈钢制成且内胆内侧镀银起到保温作用，内胆外侧环绕有螺旋型陶瓷管，陶瓷管内部有电热丝。内胆与水杯外壳之间放置环绕包裹的气凝胶毡（导热系数低）起到保温作用[1]。陶瓷管上设置卡槽用来放置温度传感器的探头，温度传感器的显示器通过导线与探头连接在一起，显示器置于保温杯外壳上，显示器背面设置绝热材料，将显示器嵌入在外壳中显示杯内温度。水杯外部设置散热装置，可推拉散热门在水杯停止加热后对水杯内部散热。杯盖为按钮式弹射杯盖，防止打开杯盖时丢失杯盖。

1 自动加热水杯原理

自动加热水杯由简单的热传导原理和能量转换原理完成对加热系统的设置，加热系统电路原理如图1所示。

加热水杯运用最传统的电热丝发热原理，将电池的电能转化为电热丝产生的热能。选用导热性能好的氧化铍陶瓷以防电热丝与不锈钢内胆产生直接接触，在氧化铍陶瓷管壁设置一个小卡槽用来放置温度传感器的探头，温度传感器的探头检测电热丝发热时通过氧化铍陶瓷产生的温度并显示在显示器上[2]。传感器探头放置位置如图2所示。

图2 传感器探头放置位置

内胆与外壳之间加入一层气凝胶毡，防止水杯跌落时陶瓷管的损坏，气凝胶毡的导热系数低起到保温作用。在电源与内胆之间设置真空绝热板以免杯体内的温度对电源产生影响，保证电源的正常工作与运行。电源设置USB接口对电池充电，电源既可以对水杯内输送电能也可以对外输送电能，当手机没电时可以用水杯内的电源完成对手机的充电，实现水杯电源的多功能应用[3]。在水杯外壳置有电源开关，当电源关闭时水杯为保温状态，当开关打开时水杯为加热状态。当水杯完成加热后打开可推拉散热门对杯体内散热，以免杯体内的温度过高，水杯外壳采用隔热铝合金构成，隔热铝合金是隔热的复合型材料，有优良的保温性能和阻隔噪音的性能。杯体结构如图3所示。

图3 杯体结构

2 产品参数

产品参数如表1所示。

表1 产品参数

3 结束语

如今保温杯只能实现对水的保温功能而无法实现对水的加热功能，自动保温杯设计的理念是实现对水的自动加热，在冬天不仅可以让人们喝上热水也可以起到暖手的作用，适用于各年龄段的人，其成本不高符合普通人的消费水平，市场前景还是非常可观的。