基于制冷模塊設計微型保鮮裝置

郭宏偉 富曉乾 王雅潔 張凱 耿嬌嬌 王新辰

【摘? 要】科學技術日新月異而且高度發達是這個時代最明顯的特征。與此同時，伴隨著信息化、數字化、智能化進程的不斷加快和更新，出現了很多我們之前所未知的新事業、新產業、新行業。此次設計就是通過制冷模塊來研制微型保鮮裝置，利用溫度感應傳感器DS18B20接收溫度信息，并通過單片機智能控制保鮮箱溫度，以此來降低能耗并提高溫度降低的速率，更有利于促進滿足人們的實際需要和提高人們生活高質量的發展。

【Abstract】Science and technology are changing with each passing day and highly developed， which is the most obvious characteristic of this era. At the same time， with the continuous acceleration and update of informatization， digitization and intelligentization， a lot of new undertakings， new industries that we have never known before have appeared. This design is through the refrigeration module to develop micro-preservation device， using temperature sensor DS18B20 receiving temperature information， and through the single chip microcomputer to intelligently control the temperature of preservation box， so as to reduce energy consumption and improve the temperature lowering rate， more conducive to promote meet the actual needs of people and improve the development of people's life quality.

【關鍵詞】半導體制冷;溫度感應傳感器;保鮮箱裝置

【Keywords】semiconductor refrigeration; temperature sensor; preservation box device

【中圖分類號】TB66;TN30? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）09-0174-02

1 引言

在日常的生活中，我們熟知的保鮮箱不僅方便實用，而且還可以將食物分門別類地存放，大大地提高了生活的便捷性和高效性。保鮮的種類多樣、尺寸豐富，可以為廣大用戶提供選擇。通常我們習慣性地使用PVC食品保鮮膜，但是由于PVC的成分中的乙基己基胺（DEHA）容易析出，容易隨食物進入人體，對人體有致癌作用，因此有一定的人體危害，更不利于人們健康發展。故在保存食物時，多種多樣的保鮮箱是相對于我們熟悉的PVC保鮮膜的更好選擇。冰箱保鮮箱對食品保鮮大有好處，它可以保證人們將食品盡量隔離放置，防止交叉污染。但是這種保鮮箱對時間要求較高，對于長時間外出游玩并不能起到很好的保鮮作用。此次設計的微型保鮮箱主要是通過半導體制冷片為制冷核心元件，利用溫度感應傳感器接收溫度信息，通過單片機智能控制保鮮箱溫度，以此來降低能耗的預期設想和目標。

2 制冷模塊設計

由如圖1所示的半導體制冷結構原理圖可知，制冷模塊主要是通過以半導體制冷片為其提供核心功能。半導體制冷片是一個熱傳遞的工具，當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成的熱電偶對中有電流通過時，兩端之間就會產生熱量轉移，熱量就會從一端轉移到另一端，從而產生的溫差就形成了冷熱端。由于半導體自身存在電阻，當電流經過半導體時就會產生熱量，故影響了熱能的傳遞。通常兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導體材料自身進行逆向熱傳遞。當冷熱端達到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時，就會達到一個平衡點，正逆向熱傳遞相互抵消。此時冷熱端的溫度就不會繼續發生變化。為了達到更低的溫度，我們通常可以采取散熱方式，來降低熱端的溫度，從而實現制冷的功能。

3 溫度傳感器模塊設計

3.1 DS18B20工作原理

由圖2可知，DS18B20模塊主要是通過對其內部溫度系統振蕩器輸出的脈沖信號計數來測量溫度，并在芯片內部把溫度信號轉換成串行數字信號供微處理器處理，它具有體積小、抗干擾能力強、使用簡單等特點。芯片的測溫范圍為-50～125℃，可精確到01625℃;其工作電源既可以遠端引入，也可以以寄生方式產生;每個芯片都有自己單獨的識別編碼，因而在一條總線上可掛接多個DS18B20芯片;由于它占用微處理器的端口少，可節省大量的引線和邏輯電路，適合于遠距離多點溫度檢測。

3.2 DS18B20模塊與單片機的工作原理

由圖3可知，單片機AT89C51主要是對溫度傳感器模塊進行數據的讀取和采集，我們首先預設一個保鮮箱的溫度的最低閾值存儲在單片機的寄存器中。通過DS18B20溫度檢測模塊對周圍環境進行檢測并采集到數據信息數據并與其內部預設的閾值進行比較。當溫度大于閾值時就開啟制冷模塊，對其進行降溫，直到溫度達到保鮮溫度就關閉。當溫度小于閾值時，就關閉制冷模塊，直到其達到保鮮的溫度。由于單片機的結構簡單、占用體積小、測量速度快，高度集成化、智能化，是此次設計的核心器件。

3.3 設計中的程序代碼

設計中的程序代碼如下：

void Read_Temperature //讀取溫度值

{

if（Init_DS18B20（）==1）

DS18B20_IS_OK=0;

else

{

WriteOneByte（0xcc）;

WriteOneByte（0x44）;

Init_DS18B20（）;

WriteOneByte（0xcc）;

WriteOneByte（0xbe）;

Temp_Value[0] = ReadOneByte（）;

Temp_Value[1] = ReadOneByte（）;

DS18B20_IS_OK=1;

}

}

4 結語

合理的規劃和設計是實現此次設計的最好保障。此設計主要是以單片機AT89C51為控制核心模塊，通過溫度感應傳感器DS18B20進行采集和接收溫度信息，并通過制冷模塊來對保鮮箱的溫度進行控制，使得保鮮箱的溫度達到恒定值和穩定，從而使保鮮箱處于保溫的狀態。此次設計的保鮮箱具有體積小、易攜帶、操作簡單、價格低的特點，適用于需要保溫、保鮮的環境和場景，不但更有利于促進滿足人們的現實生活實際需要，而且還可以減少很多情況下的不必要的損失，為建設幸福健康美滿的生活提供了保障。

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