基于壓力傳感技術(shù)的電開(kāi)水器智能卡取卡提醒裝置設(shè)計(jì)

蔣金鑫 王聰 蒯云帆 王佳茂

【摘 要】針對(duì)老式電熱水器只能打熱水，卻不能提醒打水人員取卡的問(wèn)題，應(yīng)用壓力傳感器和單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電開(kāi)水器自動(dòng)語(yǔ)音提示打水人員拔卡的功能。裝置在接水容器的承載底部有壓力傳感器，計(jì)時(shí)器下方裝有揚(yáng)聲器和控制器，在單片機(jī)程序的設(shè)定下，壓力信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳遞給控制系統(tǒng)，輸出功率足夠的聲信號(hào)，及時(shí)提醒打水人員將自己的卡帶走。

【關(guān)鍵詞】壓力傳感器；智能提醒；電開(kāi)水器；單片機(jī)控制

引言

隨著現(xiàn)代高科技的日新月異，各式各樣的智能家用電器取代了用人力來(lái)進(jìn)行日常繁雜的工作，并占據(jù)了主要市場(chǎng)。如今為了各大高校的教職員工，學(xué)生以及各個(gè)企業(yè)的員工的日常飲用熱水更加智能方便化，大部分的企業(yè)及高校，均在樓層和茶水間等公共熱水服務(wù)區(qū)安裝了刷卡計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)的電開(kāi)水器。即當(dāng)大家想飲用熱開(kāi)水時(shí)，將校園卡或員工卡放置于計(jì)時(shí)器卡槽內(nèi)，水杯對(duì)準(zhǔn)出水口放于承接板，按下開(kāi)關(guān)進(jìn)行取水，接滿水后，再次按下閉合開(kāi)關(guān)，即完成了一次打水。通過(guò)看計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)器dret上的顯示，也可以了解到卡的消費(fèi)余額，為人們的日常生活帶來(lái)了極大的便利。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于壓力傳感技術(shù)的電開(kāi)水器智能卡取卡提醒裝置由電開(kāi)水器主箱體1、顯示器2、傳輸線3、4、壓力傳感器傳感器5、承接板6、排水管7、計(jì)時(shí)器8，計(jì)費(fèi)顯示屏9、開(kāi)關(guān)按鈕10、揚(yáng)聲器12、控制器（單片機(jī)）13、出水口（水龍頭）14、組成。托物盤由三個(gè)托物板拼接起來(lái)，每一板塊都裝有壓力傳感器。壓力傳感器包括力的感應(yīng)與力的輸出，并通過(guò)傳輸線與上方對(duì)應(yīng)的控制器相連接，計(jì)時(shí)器設(shè)有插卡槽，控制器內(nèi)設(shè)置有單片機(jī)、信號(hào)處理系統(tǒng)。工作過(guò)程中，在單片機(jī)程序的設(shè)定下，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到打水人員接水操作完成時(shí)，將壓力信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后輸出相應(yīng)、功率足夠的聲信號(hào)，以提醒用戶取走智能卡。

2.工作過(guò)程

程序設(shè)定的壓力傳感器通過(guò)感受壓力的變化，并由傳輸線3傳遞給控制器13，控制器的信號(hào)A，當(dāng)沒(méi)有人使用電熱水器裝置時(shí)，托物盤5是空的，單片機(jī)記錄壓力初始值始終為A。當(dāng)有打水人員來(lái)打水時(shí)，將其卡插入卡槽11，把水杯放在出水口（水龍頭）14下端，按下開(kāi)關(guān)按鈕10進(jìn)行打水，主體箱1流經(jīng)出水口14，隨著托物盤5所受的壓力在接水過(guò)程中漸漸增加，壓力傳感器的壓力發(fā)生改變后，通過(guò)傳輸線3傳給控制器13，控制器信號(hào)處理系統(tǒng)自動(dòng)記錄值為B、C、D、E等。等待打水完成后，此時(shí)按下開(kāi)關(guān)按鈕10，出水口14停止出水。當(dāng)打水人員拿走水杯，壓力數(shù)值恢復(fù)到初始值A(chǔ)，控制室中的信號(hào)處理系統(tǒng)便將從其他壓力數(shù)值B、C、D、E到壓力初始值A(chǔ)的變化信號(hào)轉(zhuǎn)化處理轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，反饋給控制器13，然后傳遞給揚(yáng)聲器12，并推動(dòng)其發(fā)出兩聲“請(qǐng)拔出您的卡”的語(yǔ)音提示，之后便不再發(fā)聲。直到下一位打水人員使用時(shí)，重復(fù)上述工作過(guò)程。

系統(tǒng)是當(dāng)傳感器測(cè)得的壓力信號(hào)從A-變到B、C、D、E時(shí)，才發(fā)出兩聲“請(qǐng)拔出您的卡”的語(yǔ)音，所以即使不使用打水時(shí)，系統(tǒng)雖然長(zhǎng)時(shí)間處于值A(chǔ)，但也不會(huì)不斷的發(fā)聲，因此有效的避免了電能的浪費(fèi)。

3.小結(jié)

新裝置是一種具有自動(dòng)提醒取卡功能的插卡式電熱水器，它通過(guò)壓力傳感器測(cè)得力學(xué)信號(hào)的變化，將變化的信號(hào)傳給控制器的信號(hào)處理系統(tǒng)，然后執(zhí)行之前設(shè)定好的程序，輸出響應(yīng)揚(yáng)聲器發(fā)出提示音，從而及時(shí)提醒打水人員將自己的卡拔出。該新加的自動(dòng)提示功能彌補(bǔ)了先前電熱水器的缺陷，完善其功能，避免卡遺失之后，對(duì)企業(yè)的職員及和高校的教職工造成不必要的麻煩，對(duì)于廣大的學(xué)生群眾而言，保證了校園卡的正常使用，例如吃飯買東西，進(jìn)出圖書館等日常活動(dòng)，具有良好的實(shí)用性。

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作者簡(jiǎn)介：

蔣金鑫：（1995.8），女，本科在讀生，現(xiàn)就讀于上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)本科生。

蒯云帆：（1994.2），女，本科在讀生，現(xiàn)就讀于上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)本科生。

王聰：（1982.8），女，博士，講師，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院任教。

王佳茂：（1993.7），男，碩士研究生，現(xiàn)就讀于上海理工大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)碩士研究生。