基于半導體技術的USB藍牙小冰箱

蒲利平+詹勝+劉雙鳳+李陽

摘要：探討了半導體技術在迷你冰箱中的應用，通過藍牙等無線通信方式實現對冰箱的遠程控制，利用單片機實現溫度的采集及顯示。采用USB直流供電電源，使得冰箱方便攜帶，此種冰箱方便小巧，功耗低，噪音很小，控制方便，適合宿舍、辦公室以及汽車等場所使用，有著廣闊的應用前景。

關鍵詞：半導體技術；USB藍牙小冰箱；單片機；溫度采集

中圖分類號：TM925

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0264-02

1 引言

隨著科學技術的發展，社會的不斷進步，人們對生活品質的要求越來越高，家用電器產品的形式正在日益豐富多彩，產品的種類也在不斷增加，目前人們對冰箱的需求不僅僅局限于廚房。新穎的迷你冰箱，使冰箱出現在辦公室、寢室、實驗室等傳統大型冰箱不能勝任的地方，而半導體制冷技術是傳統的大型冰箱變為迷你冰箱的關鍵。筆者主要介紹了半導體技術、藍牙模塊以及溫度顯示在小冰箱中的應用，指出了此種便攜式冰箱具有廣闊的應用前景。

2 半導體技術的USB藍牙小冰箱的基本概念

半導體技術的USB藍牙小冰箱利用半導體制冷，以及通過藍牙等無線通信方式實現對冰箱的遠程控制。采用了常用的USB直流供電電源，利用51系列單片機控制溫度采集及顯示。

3 半導體技術的USB藍牙小冰箱的基本介紹

3.1 半導體制冷的基本原理

半導體制冷的重要元件——半導體制冷片，也叫熱電制冷片，半導體制冷片的本質是帕爾帖效應。將兩種半導體的兩端分別焊接或鉸接在一起形成閉合回路，當回路中有電流通過時，半導體兩端的熱量就會從一端轉移到另一端，兩端產生溫差而形成冷熱端，而變冷的一端就是我們需要的制冷。 3.2 半導體制冷與機械制冷的比較

與傳統的機械制冷相比，半導體制冷片體積小，應用在冰箱中時不需要任何制冷劑，綠色環保，最低工作電壓只需要5V，沒有污染源沒有旋轉部件，不會產生回轉效應，因其滑動部件為非固體片件，工作時沒有震動、噪音，安裝時只需在制冷片兩端接入相應的電壓即可工作，壽命長，安裝容易。機械制冷功率大，工作時有噪聲，對環境有一定的污染。但由于半導體制冷的效率還比較低，其發展受到限制。

4 半導體技術的USB藍牙小冰箱的實現

4.1 半導體技術的USB藍牙小冰箱的主要構成

半導體技術的USB藍牙小冰箱一般是由箱體、制冷裝置、控制系統等部分組成。其箱體一般采用保溫功能較好的泡沫制成，將半導體制冷元件與散熱元件相連后固定在箱體底部，在箱體的背后下端引出小冰箱供電電源線，直接接入PC機的USB端口即可使用。對于冰箱與用戶之間的無線通信，我們可以采用單片機，溫度傳感器和藍牙來實現。系統流程圖如圖1所示。

4.2 半導體技術的USB藍牙小冰箱的核心構成

4.2.1 藍牙通信

采用了HC_06主從一體藍牙模塊，該模塊在空曠區域的通信距離可達到10 m，甚至超過10 m，接口電平為3.3 V，無需電平轉換芯片，便可以直接和單片機相連接，并且價格實惠。通過編程，便可以實現手機端與冰箱的通信。

通過藍牙模塊，在系統開機的情況下，可以實時的操控系統制冷或者制熱，同時可以在手機端實時觀察到藍牙模塊傳回的DS18B20采集的溫度值，解決用戶只有與小冰箱接觸才能改變其狀態的煩惱，致使小冰箱的操控真正的便捷起來。

4.2.2 溫度采集

溫度采集應用了常見的DS18B20芯片，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向連接。支持多點組網功能，工作電源為3.0～5.5V/DC （可以數據線寄生電源），在使用中不需要任何外圍元件。

利用單片機編程可實現溫度的采集及顯示，這樣用戶可以通過小冰箱自帶的顯示屏或者手機知道冰箱內溫度，以便適時調節。此技術在溫度要求較高的場合應用廣泛。

4.3 PRETEUS仿真示意圖

PRETEUS仿真示意圖所圖2所示。

4.4 半導體技術的USB藍牙小冰箱優點及應用范圍

無任何旋轉部件，噪音低，綠色環保，可用于寢室、自習室等安靜的地方；USB接口充電，只需5V電壓，體積小且重量輕，制冷溫度最低可達5℃，可用于汽車、游艇等有USB接口充電的地方；具有溫度顯示、藍牙通信的優點，可用于對溫度要求較高的場合。

5 結語

隨著目前半導體制冷片已經規模化的發展，為生產出節能、環保的便攜式冰箱提供了有利條件。半導體制冷技術在便攜式冰箱及其類似產品的開發中將得到了廣泛的應用。本文介紹的基于半導體技術的USB藍牙小冰箱，能完成制冷與制熱的雙重效果。在室溫25℃的情況下，制冷到5℃左右需要2～3 h。通過藍牙的無線控制，可以更加方便的操控系統工作，在方圓15 m左右完全可以操控。由于小冰箱采用5V電源供電，因而可以用電腦作為充電電源，甚至充電寶等器件給冰箱供電，具有無噪音、低功耗、便攜帶等優點。相信隨著半導體制冷技術的進步，半導體產品將會占有更多的市場份額。

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