智能半导体温差发电装置设计与应用研究

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1、智能半导体温差发电装置设计与应用研究　　摘要：文章利用温差发电技术，通过温差采集和能量转化，将温差信号实时转化为电信号并且进行电能的稳定输出和储存，进而设计一个成本低廉、性能可靠、使用方便的多功能温差绿色电源。该电源不仅携带方便，可以适应多种场合使用，而且由于其电能产生的特殊性，还可以在一些特定的环境中应用。　　关键词：智能半导体；温差发电装置；设计；应用　　引言　　电力是各领域运行以及各电子产品功能实现所需的重要能源，就目前的情况看，火力发电属于主要发电方法，会造成一定的能源浪费。智能半导体温差发电装置的设计，能够有效

2、解决上述问题，对可持续发展战略的落实具有重要价值，同时也是发电技术发展的主要方向。　　1智能半导体温差发电原理　　多功能绿色温差电源是利用温差产生电能的新型便携式绿色能源发电装置。它分为吸热、吸冷两面，当有?夭畈?生时，就能实现电能的输出。它可独立使用，也可嵌入有温差的产品上，同时还能推广应用到国民经济的诸多领域，如道路交通指示系统，夜景工程，广告装潢等。　　2智能半导体温差发电装置的设计　　2.1智能半导体温差发电装置功能　　（1）温度采集。温度采集是智能半导体温差发电装置的主要功能之一，同时也是发电功能实现的第一步。

3、装置的吸热与吸冷两面，可分别吸收不同的温度，实现温度的采集。采集后的温度，可被自动计算出温差，并显示出来。　　（2）能量转换。能量转换是智能半导体温差发电装置实现发电的第二步。在采集并计算出温差之后，装置能够将其转换为电能，进而使其能够供我们日常使用。　　（3）电能传输。温差所转换成的电能，能够实现传输，以为使用者对能量的应用提供途径。电能传输过程是将装置与使用者相连接的关键，一旦传输出现问题，温差所转换的电能则无法被利用。　　（4）储存电能。为避免无法立即被利用的电力被浪费，该装置还能够实现储存电能的功能。如温差所产生

4、的电能在使用过后存在剩余，可以被存储在装置之中，在使用者需要时，可以随时加以使用，极大的提高了便利性。　　（5）外观。智能半导体温差发电装置具有体积小巧的特点，因此携带较为方便，为使用者带来了极大的便利性，可将其随意应用到各个场合。上述特点也扩大的改设备的应用范围。　　2.2装置构成　　智能半导体温差发电装置主要由以下模块构成：（1）PTC陶瓷加热模块。（2）半导体温差发电模块。（3）水冷散热模块。（4）单片机温差控制模块。（5）数据采集模块。　　不同模块功能不同。PTC陶瓷加热模块的功能在于实现加热，以增加装置的温度，

5、实现吸热。水冷散热模块的功能在于完成散热过程，实现吸冷。数据采集模块的功能在于对最高温度与最低温度进行测量，进而计算出两者之间的差值并将其显示。单片机温差控制模块的功能在于对温差进行控制，避免超过装置所能承受的极限值，确保发电过程能够顺利实现。半导体温差发电模块的功能在于真正实现发电，以供使用。　　2.3装置温度控制流程　　装置温度控制工作流程从初始化开始：　　（1）装置开始工作，完成初始化。　　（2）设定温度上限，继电器常闭。　　（3）开启加热器，并检测热端温度。　　（4）温差控制，判断当前温差是否大于热端所能承受的最

6、大温度。　　（5）如当前温度大于热端所能承受的最大温度，则指示灯熄灭，加热装置断开。　　（6）如当前温度小于热端所能承受的最大温度，则加热器工作。　　2.4设计效果　　为判断该装置性能，采用实验的方法，分别在20℃、40℃等温差下，对其开路输出特性与不同负载下的输出特性进行了分析，结果如下：　　2.4.1开路输出特性　　通过对该装置开路输出特性的分析发现，在不同温差下，装置的输出特性也有所不同：在温差为20℃的情况下，开路电压为8.67v，短路电流为0.29A，功率为2.5144W。在温差为40℃的情况下，开路电压为13

7、v，短路电流为0.39A，功率为5.07W。在温差为60℃的情况下，开路电压为16v，短路电流为0.45A，功率为7.2W。在温差为80℃的情况下，开路电压为16.9v，短路电流为0.48A，功率为8.112W。在温差为100℃的情况下，开路电压为17.3v，短路电流为0.48A，功率为8.304W。在温差为120℃的情况下，开路电压为18.1v，短路电流为0.48A，功率为8.688W。　　观察上述数据可以发现：随着温差的不断增加，装置的开路电压与功率也一直在增加，两者与温差的变化情况呈正比。对于装置的短路电流而言，在

8、温差在20℃―80℃之间时，其数值一直呈增加的趋势，但在80℃（包括80℃）其数值再无增长，一直保持在0.48A的标准。　　2.4.2不同负载下的输出特性　　通过对不同负载下的输出特性的观察发现：随着温差的不断增加，装置的输出功率一直不断增大，两者呈正比，在温差达到60℃时，负载从1Ω增加到2.2Ω，此时装置的输出功