基于半导体技术的USB蓝牙小冰箱

蒲利平+詹胜+刘双凤+李阳

摘要：探讨了半导体技术在迷你冰箱中的应用，通过蓝牙等无线通信方式实现对冰箱的远程控制，利用单片机实现温度的采集及显示。采用USB直流供电电源，使得冰箱方便携带，此种冰箱方便小巧，功耗低，噪音很小，控制方便，适合宿舍、办公室以及汽车等场所使用，有着广阔的应用前景。

关键词：半导体技术；USB蓝牙小冰箱；单片机；温度采集

中图分类号：TM925

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）14-0264-02

1 引言

随着科学技术的发展，社会的不断进步，人们对生活品质的要求越来越高，家用电器产品的形式正在日益丰富多彩，产品的种类也在不断增加，目前人们对冰箱的需求不仅仅局限于厨房。新颖的迷你冰箱，使冰箱出现在办公室、寝室、实验室等传统大型冰箱不能胜任的地方，而半导体制冷技术是传统的大型冰箱变为迷你冰箱的关键。笔者主要介绍了半导体技术、蓝牙模块以及温度显示在小冰箱中的应用，指出了此种便携式冰箱具有广阔的应用前景。

2 半导体技术的USB蓝牙小冰箱的基本概念

半导体技术的USB蓝牙小冰箱利用半导体制冷，以及通过蓝牙等无线通信方式实现对冰箱的远程控制。采用了常用的USB直流供电电源，利用51系列单片机控制温度采集及显示。

3 半导体技术的USB蓝牙小冰箱的基本介绍

3.1 半导体制冷的基本原理

半导体制冷的重要元件——半导体制冷片，也叫热电制冷片，半导体制冷片的本质是帕尔帖效应。将两种半导体的两端分别焊接或铰接在一起形成闭合回路，当回路中有电流通过时，半导体两端的热量就会从一端转移到另一端，两端产生温差而形成冷热端，而变冷的一端就是我们需要的制冷。 3.2 半导体制冷与机械制冷的比较

与传统的机械制冷相比，半导体制冷片体积小，应用在冰箱中时不需要任何制冷剂，绿色环保，最低工作电压只需要5V，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，因其滑动部件为非固体片件，工作时没有震动、噪音，安装时只需在制冷片两端接入相应的电压即可工作，寿命长，安装容易。机械制冷功率大，工作时有噪声，对环境有一定的污染。但由于半导体制冷的效率还比较低，其发展受到限制。

4 半导体技术的USB蓝牙小冰箱的实现

4.1 半导体技术的USB蓝牙小冰箱的主要构成

半导体技术的USB蓝牙小冰箱一般是由箱体、制冷装置、控制系统等部分组成。其箱体一般采用保温功能较好的泡沫制成，将半导体制冷元件与散热元件相连后固定在箱体底部，在箱体的背后下端引出小冰箱供电电源线，直接接入PC机的USB端口即可使用。对于冰箱与用户之间的无线通信，我們可以采用单片机，温度传感器和蓝牙来实现。系统流程图如图1所示。

4.2 半导体技术的USB蓝牙小冰箱的核心构成

4.2.1 蓝牙通信

采用了HC_06主从一体蓝牙模块，该模块在空旷区域的通信距离可达到10 m，甚至超过10 m，接口电平为3.3 V，无需电平转换芯片，便可以直接和单片机相连接，并且价格实惠。通过编程，便可以实现手机端与冰箱的通信。

通过蓝牙模块，在系统开机的情况下，可以实时的操控系统制冷或者制热，同时可以在手机端实时观察到蓝牙模块传回的DS18B20采集的温度值，解决用户只有与小冰箱接触才能改变其状态的烦恼，致使小冰箱的操控真正的便捷起来。

4.2.2 温度采集

温度采集应用了常见的DS18B20芯片，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向连接。支持多点组网功能，工作电源为3.0～5.5V/DC （可以数据线寄生电源），在使用中不需要任何外围元件。

利用单片机编程可实现温度的采集及显示，这样用户可以通过小冰箱自带的显示屏或者手机知道冰箱内温度，以便适时调节。此技术在温度要求较高的场合应用广泛。

4.3 PRETEUS仿真示意图

PRETEUS仿真示意图所图2所示。

4.4 半导体技术的USB蓝牙小冰箱优点及应用范围

无任何旋转部件，噪音低，绿色环保，可用于寝室、自习室等安静的地方；USB接口充电，只需5V电压，体积小且重量轻，制冷温度最低可达5℃，可用于汽车、游艇等有USB接口充电的地方；具有温度显示、蓝牙通信的优点，可用于对温度要求较高的场合。

5 结语

随着目前半导体制冷片已经规模化的发展，为生产出节能、环保的便携式冰箱提供了有利条件。半导体制冷技术在便携式冰箱及其类似产品的开发中将得到了广泛的应用。本文介绍的基于半导体技术的USB蓝牙小冰箱，能完成制冷与制热的双重效果。在室温25℃的情况下，制冷到5℃左右需要2～3 h。通过蓝牙的无线控制，可以更加方便的操控系统工作，在方圆15 m左右完全可以操控。由于小冰箱采用5V电源供电，因而可以用电脑作为充电电源，甚至充电宝等器件给冰箱供电，具有无噪音、低功耗、便携带等优点。相信随着半导体制冷技术的进步，半导体产品将会占有更多的市场份额。

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