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生活电器

干手器方案设计开发


洗手后,将手伸到自动干手器(烘手器)吹风口附近,便会有(热)风吹出将手烘干,一旦手在吹风过程中离开,自动干手器会迅速停止工作,而一旦连续工作一段时间,自动干手器还会停止工作,稍后再试,则会继续工作。由于自动干手器卫生、便捷,越来越多的公共场所开始使用自动干手器,部分家庭也开始使用自动干手器。根据吹风速度,自动干手器可分为慢速和快速两种;按照安装方式,自动干手器可分为壁挂式和驻立式两类。

一、自动干手器的工作原理

自动干手器靠远红外线自动感应工作,由红外线发射器、接收器、单稳态延时开关、固态继电器及电吹风等组成,组成简易自激多谐振荡器,由红外发射管向外发出频率约40kHz的调制红外光。当人手伸到自动干手器下方时,发射出的红外线被人手反射回去一部分,并被光敏三极管接收后,转换成相同频率的电信号,再经红外线接收专用前置放大集成电路放大、整形、带通比较后,输出低电平脉冲信号,进而触发构成的单稳态电路进人暂态,使其输出高电平,发光,交流固态继电器导通,从而电吹风通电即可送出热风。当手烘干离去时,失去红外脉冲信号,恢复高电平,单稳态电路很快复位,由于延时作用,电吹风最多再工作10s左右即自动复原,从而停止工作。为调节改变自动干手器动作灵敏度,可以在电路中加入电阻和电容组成的串连网络,以提高前置放大器的频率特性和增益,保证在出现短暂信号消失如手晃动偏离了红外探测范围时,电路供电不会出现瞬间跳跃,保证电吹风仍能稳定、连续地工作。

二、干手器的关键元器件

自动干手器的“心脏”主要是驱动风叶的单相异电动机,考虑到自动干手器在具有水源的潮湿环境中使用,电动机的结构必须适应潮湿环境而不至于产生早期失效现象。如单相电容式异步电动机,往往由于电容故障导致潮湿环境中的电容式感应电动机运行可靠性降低。如采用单相串激电动机,潮湿环境工作中的换向器容易受潮短路,电介质的绝缘性能变差,导致电动机的耐久性及使用寿命缩短。该电机的噪音较大,对无线电波的干扰严重,运行时各房间内及附近的电视机及录放像设备的图像会出现多幅横条干扰,影响清晰度,所以也不宜采用。采用单相双环罩极异步电动机就比较适应上述环境它排除上述两种电动机的不足之处,罩极电动机在潮湿环境的耐久性较好使用寿命长电机定子磁极为装卸式,激磁绕组为集中绕组,直接绕入尼龙线圈架套于铁心磁极上然后用专用夹具将铁心磁极压入定子扼部这一工作在49kV的压力机上完成。这种电机结构的介质电气强度大于4000V.1min不击穿符合GB4706.1-2005家用电器的安全技术标准II类电器产品电气强度3000V.1min不击穿不闪络的规定,一般在额定电压就顺利起动,与额定电压应能顺利起动的规定值相比有较大的安全裕度。

深圳干手器方案设计

三、干手器常见质量问题

由于自动干手器销量不大,大型企业不愿意组织生产,使得目前国内自动干手器生产厂商普遍是一些生产规模小、技术实力差、生产设备落后的小企业,甚至还存在一些手工作坊式的加工厂,这些企业生产的产品质量情况令人担忧,近年来对自动干手器型式试验抽查的合格率都小于50%,主要存在以下质量问题:

(1)产品标记不全或不规范:标记应包含指导使用者正确使用的重要信息,正确地标示产品的标记是确保使用者人身财产安全的基本的措施之一。标记要求耐久和醒目,在正常使用后不应脱落,内容应清晰可辨。常见的问题是无生产商名称、机型型号、无防水等级标记、无装配图、说明书,II器具标识不规范、额定电压、功率标志不规范、标识不全等。

(2)电气安全性能问题多:夸大技术指标,欺骗和误导消费者(主要集中在片面夸大输入功率);内部布线乱、接地连接不可靠、耐热耐燃测试不合格和防触电保护不合格,这些不合格项目都与用户人身安全和环境安全密切相关的强制性项目上。这些产品不合格的主要原因是:生产企业规模小、技术实力薄弱,导致生产企业在电热元件的参数设计失误,致使输入功率偏差过大;出风口开口过大,导致部分产品用测试指能接触到带电体。有的内部布线采用多股导线采用简单焊锡连接方式导致连接不可靠;选用的绝缘材料不具备承受125℃耐热性能劣质材料。有的企业缺乏必要的检测手段,少数企业对产品质量控制不严等。

四、干手器方案设计思路

作为现代化的洁具电器,烘手器比传统的毛巾更适用,而且避免了疾病和细菌的交叉感染。烘手器是一种循环多方向的出风设备,在其出风口部位设立了一个导风装置。其装置上有一种导风页片。在转动导风页片的过程中,烘手器开始了循环不定向的出风。市场上大多数的烘手器产品基本是由很普通的数字器件组成。电路结构不管是调试还是安装,都不怎么便捷,呈现单一的功能作用。如果烘手器内部电路发生了故障,维修不方便,而用其他的电路元件进行替换相对比较难。而使用单片机技术应用在烘手器制作上,整个电路构成比较简单。单片机是一种集成电路芯片,集成了中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM以及多种I/0口和中断系统,被称为微型的计算机系统,价格低廉而且处理事务能力强。

烘手器制作选择的单片机为INTEL公司MCS-51系列的89C52单片机产品。将89(352单片机作为整个电路芯片的控制方,其电子开关以红外线控制为主。一般来说,普通的烘手器都设置了红外感应设备,能够感应到人手的温度,并控制开关,将电热吹风机打开。手的温度离开,又控制开关,关闭电热吹风机。因此,用单片机技术应用在烘手器制作内,也要在其内部安装红外控制开关和电热吹风机。用线路将其相连,使用效果和市场销售的自动烘手器相同。在烘手器制作时,还可以自由发挥,加入灯光效应或者是声响效应。也可在烘手器表面贴上一些饰物,增强美观性。用单片机技术制作烘手器,只需一块集成块就足够了,和基本电路的功能一样。

五、烘手器开发的技术原理

加入单片机技术的烘手器做好以后,接上电源。整个烘手器有电流通过,初始化i/o口,主控制程序开始调动声光系统,出现声光提示。对内部设调编程,让单片机隔一小段时间输出小段的方波。89C52单片机有低电平驱动的能力,可以驱动发射头开始射出红外线。安装发射头和接收头的时候,要注意仔细调试,保持最佳的距离。可以用物体接近发射头与接收头,红外光会发射到物体上再反射回来,被接收头接收。一旦接收头接收了红外光,其高电平就会转变成为低电平。由于外部下拉为低电平,89C52的P3口将输出电流,造成中央处理器断开。整个服务程序就此中断关闭。程序内的灯光、音响、继电器都连在一条线路上,致使电热吹风机吹出热风。

外部中断器开始成为了I/0口,不定期的检测周边的电平。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,重新返回,中央处理器连接,系统待机。在这段时间要做好延时的准备。人的手会在烘手器中不停的晃动,接收头如果不做好延时准备,会不断的发出信号,使得继电器又开又闭合,跳动不止。做好延时准备,也能够给人反映的准备。该自制烘手器设置的延时时间为3秒,基本解决抖动现象。而播放音响声音的方法为振荡方法,耗用的时间长,而且每次一旦中断就会突然的关闭继电器。继电器的跳动频率高,从而影响了使用寿命。如果要避免出现较大的跳动频率,将继电器的吸合时间延长,那么可用电容器蓄能。89C52单片机中的P2口为内部上拉电阻的8位双向i/o口,可以限制电流的输入量,减少电容的充电反应,避免损坏了I/0口。

烘手器方案开发公司

六、干手器单片机的电源电路

(1)电源电路:该单片机的电源电路部分,是利用变压器整流二极管电流获取到了直流电,再通过三端稳压集成电路得到了5V的直流电,可供单片机进行使用。内部的电吹风使用交流电为220V。

(2)红外检测电路:红外检测由红外发射构件和红外接收构件构成。红外发射构件由红外发光二极管IRLED组成。而红外接收构件是接收电路,主要包括红外监测二极管、限副器、放大器、积分电路、带通滤波器等,还有一个接收头,接收红外信息。

(3)电热吹风机工作电路:继电器采用5V电压、5A电流的规格,用IN4007二极管并联继电器线口。继电器的线圈串联PNP三极管。线路口要加上电阻,和电极之间做好接电阻的准备。

七、烘手器(干手器)安装与调试程序

将单片机技术应用在烘手器制作上,需对自制的烘手器进行调试。调试能够测算出接收信号的灵敏性。而使用一体化接收头,能够固定好接收信号的灵敏度,并且可以将发射频率进行调节。接收头最敏感的频率大约是36kHz-40kHz,感应距离时常会延长到7米左右,超出预先的感应距离。因此,对红外二极管,可采用500kHz的频率进行调试。调节定时器中断程序中的电平变化,可以将发射的频率改变。通过调试发现,感应距离应该在15cm-20cm之间。

总结

市场上的烘手器功能单一、结构复杂,而且价格较高。将单片机技术应用于烘手器制作中,其性能更加稳定可靠,方便维修,而且价格低廉。单片机技术的线路比较简洁,程序简单灵活,因此在制作烘手器的过程中没有较大的线路难题。单片机集成了中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM以及多种I/0口和中断系统,由于其在烘手器制作中有明显的优势,将会更广泛的应用在日后生活之中。

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