基于智能家電概念的掛燙機設計

呂冬旭

[摘 要]本文針對傳統(tǒng)蒸汽掛燙機存在的問題，基于智能家電的概念，根據嵌入式系統(tǒng)原理設計了一款具有智能控溫、檢測水箱水量、網絡通信等功能的新型智能掛燙機。主要包括掛燙機原理分析、智能家電描述、系統(tǒng)組成設計等內容。該系統(tǒng)具有比較高的響應速度，能夠完成自我健康監(jiān)測，同時具有較強的普適性。

[關鍵詞]智能家居、掛燙機、傳感器

中圖分類號：S419 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）18-0395-02

1 引言

蒸汽掛燙機作為現代社會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大都存在無法監(jiān)測水箱中剩余水量、無法實時檢測溫度、無法及時清除水箱內的沉積物等問題，這在很大程度上影響了其使用的安全與便利。不過智能家居技術的興起使得解決這些問題成為了可能。

2 市場上現有掛燙機的問題

掛燙機工作原理是通過加熱水從而產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。掛燙機的正常工作需要大量的水儲存，傳統(tǒng)掛燙機無法監(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，經常會造成掛燙機“空箱”工作，影響機器的使用壽命甚至造成機器過熱損壞，嚴重時甚至還會引發(fā)火災；其次，掛燙機工作時所使用的媒介多為自來水，自來水中通常會存在水垢以及小顆粒雜質，長期使用會導致水箱出水口或者蒸汽導管部分堵塞，影響機器的使用；傳統(tǒng)掛燙機在熨燙過程中會不斷進行加熱，導致噴汽頭位置溫度不斷上升，而過高的溫度會對衣物造成不可逆轉的損傷；傳統(tǒng)掛燙機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)家電的不同體現在“智能”上，同對于現在正在被廣泛研究的智能機器人的期望一樣，人們希望能夠將家電變成一種能夠針對不同家庭的使用需求，從而能夠完成自我調節(jié)并進行工作的智能機器人。智能化過程中廣泛采用了嵌入式系統(tǒng)、傳感器技術以及網絡通信技術。智能家電更加注重對于用戶需求的改進，盡可能的使得產品功能能夠滿足用戶的個人使用需求以及使用習慣，智能家居產品可以面向互聯(lián)網獲取使用數據信息，這使得它更像是一個具有特定功能的網絡終端，用戶可以與其進行交流與互動。此外，智能家電作為智能家居的組成的最小單元，能夠與房間內的其它家電和設施互聯(lián)組成一個完整的、功能更加強大的智能系統(tǒng)，從而實現智能家居功能。

近年來，智能家電得到迅猛發(fā)展，主要原因是網絡與通信技術的逐漸成熟以及物聯(lián)網技術的興起為智能化家居產品的發(fā)展打下了堅實的基礎。傳統(tǒng)的家電系統(tǒng)一般只能完成單一的、或者認為規(guī)定的幾項操作，互聯(lián)網基礎設施的建設使得現在的家電產品自身可以有效的收集各項數據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隨地的了解其工作情況，也可以遠程對其進行下達控制指令從而完成某種功能。此外，隨著人們消費觀念的變化以及生活水平的提高，智能化的家居產品更容易在當前競爭激烈的家電市場中贏得更多的訂單。

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

4 智能掛燙機設計

4.1 系統(tǒng)組成

如圖1，該智能掛燙機主要由主軸、高度調節(jié)裝置、噴汽頭及蒸汽導管、可拆卸水箱、報警裝置以及控制系統(tǒng)等部分所組成。

本設計使用平板狀衣物模型來替代常用的衣架，使用時可以將衣物套在衣物模型上進行熨燙，可以使衣物更好地定形；主軸下部安裝高度調節(jié)裝置，可根據使用者實際情況，對掛燙機的主軸高度進行調節(jié)，方便使用者使用；噴汽頭與蒸汽導管連接，對衣物進行熨燙；可拆卸水箱用于儲存水，進行衣物的熨燙；報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)構成

本文所設計智能掛燙機在水箱中安裝了壓力傳感器以及溫度傳感器。當水箱中水量較小時，壓力傳感器感應到水箱中水壓力達到設定值時，控制器會操縱執(zhí)行機構進行報警并開始加水作業(yè)，避免因使用者的疏忽而造成水燒干；當加熱溫度不斷升高時，溫度感應裝置感應到溫度達到設定值時，控制器會操縱執(zhí)行機構進行報警并且停止加熱，避免因溫度過高從而導致的衣物損壞。

控制系統(tǒng)以微控制器作為主控單元進行系統(tǒng)搭建，如圖2所示，整個系統(tǒng)由壓力傳感器、溫度傳傳感器、傳感器配套放大器、A/D轉換器、微控制器、外部人機交互模塊、報警模塊和執(zhí)行機構等構成。傳感器用來采集水箱中的溫度和壓強信號，經過配套放大器和A/D轉換器后，輸入微控制器進行數據處理與計算，然后據此判斷是否需要控制執(zhí)行機構進行動作。外部人機交互模塊用于完成外界設備與系統(tǒng)的信息交互，系統(tǒng)通過該模塊并入互聯(lián)網實時獲取信息。報警模塊則用來顯示系統(tǒng)運作是否正常，以及顯示即時數據等，以便于人工檢查。執(zhí)行機構主要用于完成掛燙機工作的基本操作。

4.3 其他設計

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

5 總結

本文針對傳統(tǒng)蒸汽掛燙機所存在的問題，基于智能家電的概念，根據嵌入式系統(tǒng)原理設計了一款具有智能控溫、檢測水箱水量、網絡通信等功能的新型智能掛燙機。該設計在水箱中安裝壓力傳感器，當水箱中水量較小，壓力傳感器感應到水箱中水壓力達到一定極小值時，會控制掛燙機進行報警，提醒使用者進行加水作業(yè)，避免因使用者的疏忽而造成水燒干，導致機器受損的問題；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，保證加熱器中水的清澈程度，避免機器受損；此外，在噴汽頭的位置安裝了溫度感應裝置，當加熱溫度不斷升高，溫度感應裝置感應到溫度達到一定極大值時，會控制掛燙機進行報警，提醒進行加水工作，避免因溫度過高而導致的衣物損壞的問題；最后，掛燙機還使用了平板狀衣物模型替代常用的衣架，使用時將衣物套在衣物模型上進行熨燙，使衣物更好地定形。該系統(tǒng)具有比較高的響應速度，能夠完成自我健康監(jiān)測，同時具有較強的普適性。

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