智能手機溫度調節殼

文 北京航空航天大學實驗學校中學部 趙天愷

一段時間以來，有關手機使用時出現問題的報道引起了我的興趣：一則是冬天在室外使用某品牌手機時，手機經常自動關機；另一則是手機在持續使用時會發熱，特別是在玩大型游戲時很卡。

鑒于以上情況，我設計了一款可感知手機溫度并利用手機電池調節溫度的智能手機外殼。

一、基本結構

1.外接殼體

如圖1所示，根據不同手機的大小和形狀，制作一個手機殼。手機殼的內部是中空的，便于安裝溫度傳感器、加熱膜、散熱風扇、驅動模塊、藍牙模塊、單片機、報警模塊和連接線等。殼體可以3D打印，也可以手工制作。

圖1 智能手機溫度調節殼示意圖

2.降溫元件

選用一款微型磁懸浮靜音風扇，這種風扇體積小，噪聲小，風量較大。

3.加熱元件

選用PET柔性加熱膜，它具有形狀多樣、加溫迅速、加熱溫度范圍適中等特點。

4.隔熱材料

氣凝膠隔熱膜超薄、導熱系數低、隔熱效果好，可有效保護手機電子元器件不受高溫的影響。

5.藍牙模塊

安裝TELESKYHC-05藍牙模塊，用于手機和單片機之間的通信數據傳輸，控制手機溫度調節系統的運行。

6.單片機

選用STM32F103ZET6單片機作為手機溫度調節殼的主控單元。

7.驅動模塊

安裝三極管驅動模塊，驅動模塊由8550PNP型三極管和電阻、電容組成，可控制驅動加熱膜和散熱風扇的運行。

8.報警模塊

安裝YXDZ蜂鳴器報警模塊，當溫度高于或低于警戒溫度時，單片機發出指令，報警器報警。

9.溫度傳感器

在溫控系統中安裝DS18B20數字溫度傳感器，用于檢測手機工作時的溫度。

圖2 手機調溫控制原理圖

二、工作原理

使用的軟件開發工具為KeilV5，開發出的控制程序能實現手機溫度調節裝置與手機主體的藍牙通信，實時測量溫度，判定當前工作狀態，控制加熱膜通斷或風扇啟停、報警模塊報警等。

如圖2所示，用溫度傳感器采集手機溫度數據，數據輸送給單片機，并通過藍牙模塊與手機進行數據傳輸，智能手機的App可將數據顯示在手機屏幕上，使用者也可通過點擊App的按鈕調節溫度。同時，單片機根據從手機App發出的控制指令和溫度傳感器測得的數據，判斷需加熱還是降溫。

當判斷需為手機加熱時，單片機給驅動模塊1指令通電，加熱膜電路接通，開始為手機加熱。達到設定的溫度后，單片機給驅動模塊1指令斷電，加熱膜停止工作。

當判斷需為手機降溫時，單片機給驅動模塊2指令通電，散熱風扇電路接通，扇葉旋轉為手機降溫。達到設定的溫度后，單片機給驅動模塊2指令斷電，散熱風扇停止工作。

三、安裝過程

智能手機溫度調節殼利用3D打印制作，單片機、溫度傳感器、藍牙模塊、散熱風扇、加熱膜、報警模塊和驅動模塊之間通過電路連接，在加熱膜背面墊上隔熱墊，并安裝在殼體內，整個裝置組裝完畢，如圖3所示。之后將手機上安裝的與單片機配套的App打開，連接藍牙即可。

四、性能測試

1.加熱試驗

用冰袋將安裝了溫度調節手機殼的手機包裹起來，模擬寒冷環境。打開裝置開關，利用溫度計測量溫度，檢測到寒冷環境下手機溫度由最低16.1℃提升到平均 26℃。

2.降溫試驗

連續運行多個手機網絡游戲，使手機達到過熱狀態。這時打開裝置開關，利用溫度計測量，手機溫度由最高48.8℃降低到平均28℃，說明智能手機溫度調節殼可以幫助手機散熱，避免手機過熱引起性能下降。

圖3 智能手機溫度調節殼組裝圖