生活電器
干手器方案開發(fā)
洗手后，將手伸到自動干手器（烘手器）吹風(fēng)口附近，便會有（熱）風(fēng)吹出將手烘干，一旦手在吹風(fēng)過程中離開，自動干手器會迅速停止工作，而一旦連續(xù)工作一段時間，自動干手器還會停止工作，稍后再試，則會繼續(xù)工作。由于自動干手器衛(wèi)生、便捷，越來越多的公共場所開始使用自動干手器，部分家庭也開始使用自動干手器。根據(jù)吹風(fēng)速度，自動干手器可分為慢速和快速兩種；按照安裝方式，自動干手器可分為壁掛式和駐立式兩類。
一、自動干手器的工作原理
自動干手器靠遠(yuǎn)紅外線自動感應(yīng)工作，由紅外線發(fā)射器、接收器、單穩(wěn)態(tài)延時開關(guān)、固態(tài)繼電器及電吹風(fēng)等組成，組成簡易自激多諧振蕩器，由紅外發(fā)射管向外發(fā)出頻率約40kHz的調(diào)制紅外光。當(dāng)人手伸到自動干手器下方時，發(fā)射出的紅外線被人手反射回去一部分，并被光敏三極管接收后，轉(zhuǎn)換成相同頻率的電信號，再經(jīng)紅外線接收專用前置放大集成電路放大、整形、帶通比較后，輸出低電平脈沖信號，進(jìn)而觸發(fā)構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)人暫態(tài)，使其輸出高電平，發(fā)光，交流固態(tài)繼電器導(dǎo)通，從而電吹風(fēng)通電即可送出熱風(fēng)。當(dāng)手烘干離去時，失去紅外脈沖信號，恢復(fù)高電平，單穩(wěn)態(tài)電路很快復(fù)位，由于延時作用，電吹風(fēng)最多再工作10s左右即自動復(fù)原，從而停止工作。為調(diào)節(jié)改變自動干手器動作靈敏度，可以在電路中加入電阻和電容組成的串連網(wǎng)絡(luò)，以提高前置放大器的頻率特性和增益，保證在出現(xiàn)短暫信號消失如手晃動偏離了紅外探測范圍時，電路供電不會出現(xiàn)瞬間跳躍，保證電吹風(fēng)仍能穩(wěn)定、連續(xù)地工作。
二、干手器的關(guān)鍵元器件
自動干手器的“心臟”主要是驅(qū)動風(fēng)葉的單相異電動機，考慮到自動干手器在具有水源的潮濕環(huán)境中使用，電動機的結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)潮濕環(huán)境而不至于產(chǎn)生早期失效現(xiàn)象。如單相電容式異步電動機，往往由于電容故障導(dǎo)致潮濕環(huán)境中的電容式感應(yīng)電動機運行可靠性降低。如采用單相串激電動機，潮濕環(huán)境工作中的換向器容易受潮短路，電介質(zhì)的絕緣性能變差，導(dǎo)致電動機的耐久性及使用壽命縮短。該電機的噪音較大，對無線電波的干擾嚴(yán)重，運行時各房間內(nèi)及附近的電視機及錄放像設(shè)備的圖像會出現(xiàn)多幅橫條干擾，影響清晰度，所以也不宜采用。采用單相雙環(huán)罩極異步電動機就比較適應(yīng)上述環(huán)境它排除上述兩種電動機的不足之處，罩極電動機在潮濕環(huán)境的耐久性較好使用壽命長電機定子磁極為裝卸式，激磁繞組為集中繞組，直接繞入尼龍線圈架套于鐵心磁極上然后用專用夾具將鐵心磁極壓入定子扼部這一工作在49kV的壓力機上完成。這種電機結(jié)構(gòu)的介質(zhì)電氣強度大于4000V.1min不擊穿符合GB4706.1-2005家用電器的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)II類電器產(chǎn)品電氣強度3000V.1min不擊穿不閃絡(luò)的規(guī)定，一般在額定電壓就順利起動，與額定電壓應(yīng)能順利起動的規(guī)定值相比有較大的安全裕度。
三、干手器常見質(zhì)量問題
由于自動干手器銷量不大，大型企業(yè)不愿意組織生產(chǎn)，使得目前國內(nèi)自動干手器生產(chǎn)廠商普遍是一些生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)實力差、生產(chǎn)設(shè)備落后的小企業(yè)，甚至還存在一些手工作坊式的加工廠，這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量情況令人擔(dān)憂，近年來對自動干手器型式試驗抽查的合格率都小于50%，主要存在以下質(zhì)量問題：
（1）產(chǎn)品標(biāo)記不全或不規(guī)范：標(biāo)記應(yīng)包含指導(dǎo)使用者正確使用的重要信息，正確地標(biāo)示產(chǎn)品的標(biāo)記是確保使用者人身財產(chǎn)安全的基本的措施之一。標(biāo)記要求耐久和醒目，在正常使用后不應(yīng)脫落，內(nèi)容應(yīng)清晰可辨。常見的問題是無生產(chǎn)商名稱、機型型號、無防水等級標(biāo)記、無裝配圖、說明書，II器具標(biāo)識不規(guī)范、額定電壓、功率標(biāo)志不規(guī)范、標(biāo)識不全等。
（2）電氣安全性能問題多：夸大技術(shù)指標(biāo)，欺騙和誤導(dǎo)消費者（主要集中在片面夸大輸入功率）；內(nèi)部布線亂、接地連接不可靠、耐熱耐燃測試不合格和防觸電保護(hù)不合格，這些不合格項目都與用戶人身安全和環(huán)境安全密切相關(guān)的強制性項目上。這些產(chǎn)品不合格的主要原因是：生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)實力薄弱，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)在電熱元件的參數(shù)設(shè)計失誤，致使輸入功率偏差過大；出風(fēng)口開口過大，導(dǎo)致部分產(chǎn)品用測試指能接觸到帶電體。有的內(nèi)部布線采用多股導(dǎo)線采用簡單焊錫連接方式導(dǎo)致連接不可靠；選用的絕緣材料不具備承受125℃耐熱性能劣質(zhì)材料。有的企業(yè)缺乏必要的檢測手段，少數(shù)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴(yán)等。
四、干手器方案設(shè)計思路
作為現(xiàn)代化的潔具電器，烘手器比傳統(tǒng)的毛巾更適用，而且避免了疾病和細(xì)菌的交叉感染。烘手器是一種循環(huán)多方向的出風(fēng)設(shè)備，在其出風(fēng)口部位設(shè)立了一個導(dǎo)風(fēng)裝置。其裝置上有一種導(dǎo)風(fēng)頁片。在轉(zhuǎn)動導(dǎo)風(fēng)頁片的過程中，烘手器開始了循環(huán)不定向的出風(fēng)。市場上大多數(shù)的烘手器產(chǎn)品基本是由很普通的數(shù)字器件組成。電路結(jié)構(gòu)不管是調(diào)試還是安裝，都不怎么便捷，呈現(xiàn)單一的功能作用。如果烘手器內(nèi)部電路發(fā)生了故障，維修不方便，而用其他的電路元件進(jìn)行替換相對比較難。而使用單片機技術(shù)應(yīng)用在烘手器制作上，整個電路構(gòu)成比較簡單。單片機是一種集成電路芯片，集成了中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM以及多種I/0口和中斷系統(tǒng)，被稱為微型的計算機系統(tǒng)，價格低廉而且處理事務(wù)能力強。
烘手器制作選擇的單片機為INTEL公司MCS-51系列的89C52單片機產(chǎn)品。將89(352單片機作為整個電路芯片的控制方，其電子開關(guān)以紅外線控制為主。一般來說，普通的烘手器都設(shè)置了紅外感應(yīng)設(shè)備，能夠感應(yīng)到人手的溫度，并控制開關(guān)，將電熱吹風(fēng)機打開。手的溫度離開，又控制開關(guān)，關(guān)閉電熱吹風(fēng)機。因此，用單片機技術(shù)應(yīng)用在烘手器制作內(nèi)，也要在其內(nèi)部安裝紅外控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機。用線路將其相連，使用效果和市場銷售的自動烘手器相同。在烘手器制作時，還可以自由發(fā)揮，加入燈光效應(yīng)或者是聲響效應(yīng)。也可在烘手器表面貼上一些飾物，增強美觀性。用單片機技術(shù)制作烘手器，只需一塊集成塊就足夠了，和基本電路的功能一樣。
五、烘手器開發(fā)的技術(shù)原理
加入單片機技術(shù)的烘手器做好以后，接上電源。整個烘手器有電流通過，初始化i/o口，主控制程序開始調(diào)動聲光系統(tǒng)，出現(xiàn)聲光提示。對內(nèi)部設(shè)調(diào)編程，讓單片機隔一小段時間輸出小段的方波。89C52單片機有低電平驅(qū)動的能力，可以驅(qū)動發(fā)射頭開始射出紅外線。安裝發(fā)射頭和接收頭的時候，要注意仔細(xì)調(diào)試，保持最佳的距離?？梢杂梦矬w接近發(fā)射頭與接收頭，紅外光會發(fā)射到物體上再反射回來，被接收頭接收。一旦接收頭接收了紅外光，其高電平就會轉(zhuǎn)變成為低電平。由于外部下拉為低電平，89C52的P3口將輸出電流，造成中央處理器斷開。整個服務(wù)程序就此中斷關(guān)閉。程序內(nèi)的燈光、音響、繼電器都連在一條線路上，致使電熱吹風(fēng)機吹出熱風(fēng)。
外部中斷器開始成為了I/0口，不定期的檢測周邊的電平。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，重新返回，中央處理器連接，系統(tǒng)待機。在這段時間要做好延時的準(zhǔn)備。人的手會在烘手器中不停的晃動，接收頭如果不做好延時準(zhǔn)備，會不斷的發(fā)出信號，使得繼電器又開又閉合，跳動不止。做好延時準(zhǔn)備，也能夠給人反映的準(zhǔn)備。該自制烘手器設(shè)置的延時時間為3秒，基本解決抖動現(xiàn)象。而播放音響聲音的方法為振蕩方法，耗用的時間長，而且每次一旦中斷就會突然的關(guān)閉繼電器。繼電器的跳動頻率高，從而影響了使用壽命。如果要避免出現(xiàn)較大的跳動頻率，將繼電器的吸合時間延長，那么可用電容器蓄能。89C52單片機中的P2口為內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，可以限制電流的輸入量，減少電容的充電反應(yīng)，避免損壞了I/0口。
六、干手器單片機的電源電路
（1）電源電路：該單片機的電源電路部分，是利用變壓器整流二極管電流獲取到了直流電，再通過三端穩(wěn)壓集成電路得到了5V的直流電，可供單片機進(jìn)行使用。內(nèi)部的電吹風(fēng)使用交流電為220V。
（2）紅外檢測電路：紅外檢測由紅外發(fā)射構(gòu)件和紅外接收構(gòu)件構(gòu)成。紅外發(fā)射構(gòu)件由紅外發(fā)光二極管IRLED組成。而紅外接收構(gòu)件是接收電路，主要包括紅外監(jiān)測二極管、限副器、放大器、積分電路、帶通濾波器等，還有一個接收頭，接收紅外信息。
（3）電熱吹風(fēng)機工作電路：繼電器采用5V電壓、5A電流的規(guī)格，用IN4007二極管并聯(lián)繼電器線口。繼電器的線圈串聯(lián)PNP三極管。線路口要加上電阻，和電極之間做好接電阻的準(zhǔn)備。
七、烘手器（干手器）安裝與調(diào)試程序
將單片機技術(shù)應(yīng)用在烘手器制作上，需對自制的烘手器進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試能夠測算出接收信號的靈敏性。而使用一體化接收頭，能夠固定好接收信號的靈敏度，并且可以將發(fā)射頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。接收頭最敏感的頻率大約是36kHz-40kHz，感應(yīng)距離時常會延長到7米左右，超出預(yù)先的感應(yīng)距離。因此，對紅外二極管，可采用500kHz的頻率進(jìn)行調(diào)試。調(diào)節(jié)定時器中斷程序中的電平變化，可以將發(fā)射的頻率改變。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)距離應(yīng)該在15cm-20cm之間。
總結(jié)
市場上的烘手器功能單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價格較高。將單片機技術(shù)應(yīng)用于烘手器制作中，其性能更加穩(wěn)定可靠，方便維修，而且價格低廉。單片機技術(shù)的線路比較簡潔，程序簡單靈活，因此在制作烘手器的過程中沒有較大的線路難題。單片機集成了中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM以及多種I/0口和中斷系統(tǒng)，由于其在烘手器制作中有明顯的優(yōu)勢，將會更廣泛的應(yīng)用在日后生活之中。
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