[發明專利]一種快速實現大范圍溫度觸覺感知的方法及系統

在審

• 申請號: 201710204914.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106908161A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳從顏;丁士晨;洪佳明;張赟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01K1/16
• 分類號: G01K1/16;G01K7/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種快速實現大范圍溫度觸覺感知的方法，其特征在于：將雙層帕爾貼作為雙熱源，采集上層帕爾貼冷端的溫度和下層帕爾貼冷端的溫度，然后將溫度進行差動放大并轉化為電壓量，接著將電壓量轉化為數字量，再通過二階熱電路模型算法和GPI溫度控制算法計算得到兩個帕爾帖所需的輸入控制電流，再將兩個輸入控制電流通過直流電機驅動模塊進行電流換向，然后將兩個輸入控制電流分別輸入上層帕爾貼冷端和下層帕爾貼冷端。

2.根據權利要求1所述的快速實現大范圍溫度觸覺感知的方法，其特征在于：通過溫度傳感器采集上層帕爾貼冷端的溫度和下層帕爾貼冷端的溫度，雙層帕爾貼設于吸熱源上，二階系統熱電路模型如式(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為上層帕爾貼冷端的溫度，T_c2為下層帕爾貼冷端的溫度，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為上層帕爾貼和溫度傳感器的復合熱容量，R₀為手指和上層帕爾貼之間的接觸熱阻，α為塞貝克系數，I₁為流經上層帕爾貼的電流，R₁₂為上層帕爾貼與下層帕爾貼之間的熱阻；

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

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

式(4)中，T₀為手指的溫度，R_el為輸入控制電流導線的焦耳熱阻；

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

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為上層帕爾貼和下層帕爾貼的復合熱容量，R_p為帕爾貼與支撐平臺之間的熱阻，I₂為流經下層帕爾貼的電流；

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

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

式(8)中，T_h為吸熱源的溫度。