基于智能家電概念的掛燙機(jī)設(shè)計(jì)

呂冬旭

[摘 要]本文針對(duì)傳統(tǒng)蒸汽掛燙機(jī)存在的問題，基于智能家電的概念，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)了一款具有智能控溫、檢測水箱水量、網(wǎng)絡(luò)通信等功能的新型智能掛燙機(jī)。主要包括掛燙機(jī)原理分析、智能家電描述、系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)等內(nèi)容。該系統(tǒng)具有比較高的響應(yīng)速度，能夠完成自我健康監(jiān)測，同時(shí)具有較強(qiáng)的普適性。

[關(guān)鍵詞]智能家居、掛燙機(jī)、傳感器

中圖分類號(hào)：S419 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）18-0395-02

1 引言

蒸汽掛燙機(jī)作為現(xiàn)代社會(huì)越來越普及的衣物除皺工具，正逐漸取代傳統(tǒng)熨斗在衣物除皺中的地位，在家庭生活中起著不可或缺的作用。但目前市場上廣泛使用的掛燙機(jī)大都存在無法監(jiān)測水箱中剩余水量、無法實(shí)時(shí)檢測溫度、無法及時(shí)清除水箱內(nèi)的沉積物等問題，這在很大程度上影響了其使用的安全與便利。不過智能家居技術(shù)的興起使得解決這些問題成為了可能。

2 市場上現(xiàn)有掛燙機(jī)的問題

掛燙機(jī)工作原理是通過加熱水從而產(chǎn)生水蒸汽并接觸衣物，以起到軟化衣物的纖維組織，為衣物定形的作用。掛燙機(jī)的正常工作需要大量的水儲(chǔ)存，傳統(tǒng)掛燙機(jī)無法監(jiān)測水箱中水量是否充足，在水箱中水耗盡，而使用者卻不知情的情況下，經(jīng)常會(huì)造成掛燙機(jī)“空箱”工作，影響機(jī)器的使用壽命甚至造成機(jī)器過熱損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)引發(fā)火災(zāi)；其次，掛燙機(jī)工作時(shí)所使用的媒介多為自來水，自來水中通常會(huì)存在水垢以及小顆粒雜質(zhì)，長期使用會(huì)導(dǎo)致水箱出水口或者蒸汽導(dǎo)管部分堵塞，影響機(jī)器的使用；傳統(tǒng)掛燙機(jī)在熨燙過程中會(huì)不斷進(jìn)行加熱，導(dǎo)致噴汽頭位置溫度不斷上升，而過高的溫度會(huì)對(duì)衣物造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷；傳統(tǒng)掛燙機(jī)以衣架作為衣物承載體，影響衣物熨燙的平整性。

3 智能家電的概念

智能家電與傳統(tǒng)家電的不同體現(xiàn)在“智能”上，同對(duì)于現(xiàn)在正在被廣泛研究的智能機(jī)器人的期望一樣，人們希望能夠?qū)⒓译娮兂梢环N能夠針對(duì)不同家庭的使用需求，從而能夠完成自我調(diào)節(jié)并進(jìn)行工作的智能機(jī)器人。智能化過程中廣泛采用了嵌入式系統(tǒng)、傳感器技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。智能家電更加注重對(duì)于用戶需求的改進(jìn)，盡可能的使得產(chǎn)品功能能夠滿足用戶的個(gè)人使用需求以及使用習(xí)慣，智能家居產(chǎn)品可以面向互聯(lián)網(wǎng)獲取使用數(shù)據(jù)信息，這使得它更像是一個(gè)具有特定功能的網(wǎng)絡(luò)終端，用戶可以與其進(jìn)行交流與互動(dòng)。此外，智能家電作為智能家居的組成的最小單元，能夠與房間內(nèi)的其它家電和設(shè)施互聯(lián)組成一個(gè)完整的、功能更加強(qiáng)大的智能系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)智能家居功能。

近年來，智能家電得到迅猛發(fā)展，主要原因是網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的逐漸成熟以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起為智能化家居產(chǎn)品的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的家電系統(tǒng)一般只能完成單一的、或者認(rèn)為規(guī)定的幾項(xiàng)操作，互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)使得現(xiàn)在的家電產(chǎn)品自身可以有效的收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)并且與終端保持通信，信息化水平的提高使得人們可以隨時(shí)隨地的了解其工作情況，也可以遠(yuǎn)程對(duì)其進(jìn)行下達(dá)控制指令從而完成某種功能。此外，隨著人們消費(fèi)觀念的變化以及生活水平的提高，智能化的家居產(chǎn)品更容易在當(dāng)前競爭激烈的家電市場中贏得更多的訂單。

同傳統(tǒng)的家用電器產(chǎn)品相比，智能家電具有：網(wǎng)絡(luò)化功能、智能化、開放性、兼容性、節(jié)能化以及易用性的特點(diǎn)。

4 智能掛燙機(jī)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)組成

如圖1，該智能掛燙機(jī)主要由主軸、高度調(diào)節(jié)裝置、噴汽頭及蒸汽導(dǎo)管、可拆卸水箱、報(bào)警裝置以及控制系統(tǒng)等部分所組成。

本設(shè)計(jì)使用平板狀衣物模型來替代常用的衣架，使用時(shí)可以將衣物套在衣物模型上進(jìn)行熨燙，可以使衣物更好地定形；主軸下部安裝高度調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)使用者實(shí)際情況，對(duì)掛燙機(jī)的主軸高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便使用者使用；噴汽頭與蒸汽導(dǎo)管連接，對(duì)衣物進(jìn)行熨燙；可拆卸水箱用于儲(chǔ)存水，進(jìn)行衣物的熨燙；報(bào)警裝置提醒使用者噴汽頭溫度以及可拆卸水箱中水量的情況。

4.2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

本文所設(shè)計(jì)智能掛燙機(jī)在水箱中安裝了壓力傳感器以及溫度傳感器。當(dāng)水箱中水量較小時(shí)，壓力傳感器感應(yīng)到水箱中水壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器會(huì)操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行報(bào)警并開始加水作業(yè)，避免因使用者的疏忽而造成水燒干；當(dāng)加熱溫度不斷升高時(shí)，溫度感應(yīng)裝置感應(yīng)到溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器會(huì)操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行報(bào)警并且停止加熱，避免因溫度過高從而導(dǎo)致的衣物損壞。

控制系統(tǒng)以微控制器作為主控單元進(jìn)行系統(tǒng)搭建，如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)由壓力傳感器、溫度傳傳感器、傳感器配套放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器、外部人機(jī)交互模塊、報(bào)警模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。傳感器用來采集水箱中的溫度和壓強(qiáng)信號(hào)，經(jīng)過配套放大器和A/D轉(zhuǎn)換器后，輸入微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與計(jì)算，然后據(jù)此判斷是否需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作。外部人機(jī)交互模塊用于完成外界設(shè)備與系統(tǒng)的信息交互，系統(tǒng)通過該模塊并入互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取信息。報(bào)警模塊則用來顯示系統(tǒng)運(yùn)作是否正常，以及顯示即時(shí)數(shù)據(jù)等，以便于人工檢查。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于完成掛燙機(jī)工作的基本操作。

4.3 其他設(shè)計(jì)

可拆卸水箱底部有進(jìn)水出水孔，方便使用者進(jìn)行加水以及掛燙機(jī)工作時(shí)的供水作業(yè)。濾膜安裝在可拆卸水箱底部進(jìn)水出水孔上方，可以過濾自來水中的水垢以及小顆粒雜質(zhì)，保證加熱器中水的清澈程度，避免機(jī)器受損，濾膜成本低，可以定期進(jìn)行更換以防止自來水中自帶的水垢或者在掛燙機(jī)加熱過程中新產(chǎn)生的水垢堵塞進(jìn)水出水孔，導(dǎo)致電器損壞。濾膜成本低，可以定期進(jìn)行更換。壓力感應(yīng)裝置安裝在可拆卸水箱最下方位置，可對(duì)可拆卸水箱中的水量進(jìn)行檢測。當(dāng)可拆卸水箱中水量達(dá)到極小值時(shí)，壓力傳感器感應(yīng)到壓力的變化，隨即通過報(bào)警裝置對(duì)使用者進(jìn)行警告，提醒使用者進(jìn)行加水作業(yè)。可拆卸水箱通過進(jìn)水出水孔直接通向下方的加熱器。

5 總結(jié)

本文針對(duì)傳統(tǒng)蒸汽掛燙機(jī)所存在的問題，基于智能家電的概念，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)了一款具有智能控溫、檢測水箱水量、網(wǎng)絡(luò)通信等功能的新型智能掛燙機(jī)。該設(shè)計(jì)在水箱中安裝壓力傳感器，當(dāng)水箱中水量較小，壓力傳感器感應(yīng)到水箱中水壓力達(dá)到一定極小值時(shí)，會(huì)控制掛燙機(jī)進(jìn)行報(bào)警，提醒使用者進(jìn)行加水作業(yè)，避免因使用者的疏忽而造成水燒干，導(dǎo)致機(jī)器受損的問題；其次在水箱底部出水孔位置加入濾膜，可以過濾自來水中的水垢以及小顆粒雜質(zhì)，保證加熱器中水的清澈程度，避免機(jī)器受損；此外，在噴汽頭的位置安裝了溫度感應(yīng)裝置，當(dāng)加熱溫度不斷升高，溫度感應(yīng)裝置感應(yīng)到溫度達(dá)到一定極大值時(shí)，會(huì)控制掛燙機(jī)進(jìn)行報(bào)警，提醒進(jìn)行加水工作，避免因溫度過高而導(dǎo)致的衣物損壞的問題；最后，掛燙機(jī)還使用了平板狀衣物模型替代常用的衣架，使用時(shí)將衣物套在衣物模型上進(jìn)行熨燙，使衣物更好地定形。該系統(tǒng)具有比較高的響應(yīng)速度，能夠完成自我健康監(jiān)測，同時(shí)具有較強(qiáng)的普適性。

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