[发明专利]一种土壤温差发电实验装置

摘要

一种土壤温差发电实验装置，包括土槽、发热电缆、温控器、测温探头、吸热翅片、重力热管、温差发电片、电阻、热电偶、土壤温湿度传感器、电流变送器、数据采集及传输系统；所述发热电缆可对土壤进行加热，结合温控器和测温探头对土壤的温度进行控制；所述实验装置可采集土壤温湿度、温度、电流电压数据，并通过GPRS网络将数据传输到物联网平台;本发明可促进土壤温差发电的相关研究，为在特殊环境下工作的低功率器件供电研究提供了基础实验平台。

主权项

一种土壤温差发电实验装置，包括土壤容器（3）、土壤温度控制系统、土壤发电系统、数据采集传输系统（2）、电阻（1）、电流变送器（S3）、热电偶和土壤温湿度传感器（S5），其特征在于：土壤容器（3）中放置土壤；该土壤温度控制系统包括加热电缆（5）、温控器（6）和外置测温探头（4），加热电缆（5）采用S形布置在土壤容器（3）底部，通过温控器（6）连接电源，外置测温探头（4）放置在吸热翅片（7）附近；所述土壤发电系统由吸热翅片（7）、重力热管（8）、温差发电片（9）和套筒（10）组成，吸热翅片（7）与重力热管（8）吸热端配合，温差发电片（9）通过套筒（10）贴合重力热管（8）散热端，8块温差发电片（9）串联组成电流回路，回路中接入电阻（1）和电流变送器（S3），吸热翅片（7）与重力热管（8）吸热端埋在土壤容器（3）中的土壤中，与发热电缆（5）之间距离5cm，发电装置和重力热管（8）散热端露出土壤表面；热电偶贴合到温差发电片（9）冷端，热电偶贴合到重力热管（8）散热端，热电偶贴合到重力热管（8）中部，热电偶贴合到吸热翅片（7）远离重力热管位置，热电偶贴合到吸热翅片（7）靠近重力热管位置；土壤温湿度传感器（S5）放置在吸热翅片（7）所在土壤中；热电偶、土壤温湿度传感器（S5）、电流变送器（S3）均连接到数据采集传输系统（2），接通温控器（6）电源，设定固定温度，发热电缆（5）开始对土壤加热，土壤温度升高，吸热翅片（7）从土壤中吸收热量传递给重力热管（8）吸热端，重力热管对热量进行传输，通过套筒（10）将热量传输到温差发电片（9）热端，与温差发电片（9）冷端形成温差，温差发电片（9）中产生电能，通过电阻（1）和电流变送器（S3）构成电流回路；当测温探头（4）处温度达到设定温度值时，温控器（6）断开发热电缆电源，停止对土壤加热，测温探头（4）处温度低于设定温度时温控器（6）又接通发热电缆电源，对土壤进行循环加热，将土壤温度维持在设定固定值；最后断开温控器（6）电源，土壤温度将下降直至室温；整个过程中热电偶、土壤温湿度传感器（S5）和电流变送器（S3）将持续监测各位置的湿度、温度、电流、电压数据变化，通过数据采集传输系统（2）对数据进行采集和传输存储。