智能紅外感應自動出紙機設計

蘇文強 王慶 魯筱鵬 尹大業

摘 要 本文結合Intel公司的AT89C51單片機性能和特點，分析了自動出紙系統的硬件設計和軟件的設計，提出了基于自動出紙系統的設計方案。采用了紅外收發人體感應模塊和由單片機硬件系統控制的刀片對手紙的長度進行精準的切割，當手掌放置于出紙機出紙端口處，紅外線感應到手掌立刻反射到紅外接收系統中，紅外接收系統將信息反饋給單片機，單片機便輸出信息給傳送帶，此時傳送帶啟動并帶動手紙下落，在單片機硬件作用下，手紙會在下落到固定長度時候啟動刀片，刀片將手紙切斷，從而到達了人們不需要觸碰手紙便可以取到手紙，達到了不會因為人們如廁時候在撕扯手紙的時候造成細菌傳播。該智能自動出紙機反應迅速，工作穩定，被廣泛應用于衛生間、盥洗室等場合。

關鍵詞 衛生卷紙 消費觀念 改進與革新 手動取紙

中圖分類號：TN108.3文獻標識碼：A

0引言

目前，隨著人們物質文化生活水平的不斷提高，日用品消費市場得到了迅猛的發展，特別是日常衛生用品，比如衛生卷紙，而與其配套洗手間用衛生卷紙盒存在自動化程度較低的不足，一則在使用過程中的用紙無限量會造成浪費，再則，在使用過程中多人不定時的拉扯紙巾還會引起細菌、病毒的交叉感染;況且，現有衛生卷紙盒的生產廠家多注重其形狀款式的設計與變化，而忽略了其構造的改進與創新，從而使現有的衛生卷紙盒與傳統的相比，并未取得實質性進步，繼而存在構造缺乏創新、功能單一的不足。因此，現有的洗手間用衛生卷紙盒還不符合現代人的消費觀念，也不能滿足現代人的快節奏、高效率的生活需求，還有待進一步的改進與革新，才能適應目前市場的需要。

1智能紅外感應自動出紙機的調查研究及分析

1.1現今情況下的的問題

家庭及公共地區使用的大部分廁紙盒都是抽取式以及卷筒式，使用者使用時容易大量抽取造成浪費。智能一點取紙機價格都比較高，與便宜的廁紙盒相比，人們傾向于選擇廁紙盒。廁紙盒及廁紙長期處于潮濕的環境中，廁紙盒容易氧化，廁紙也容易滋生細菌，而且在使用過程中多人不定時的拉扯紙巾還會引起細菌、病毒的交叉感染等情況，最終影響人們的身體健康。

1.2當下相關產品的現狀

（1）現今廁紙盒多為塑料及不銹鋼材質的抽紙盒和卷紙盒，并無任何智能裝置。而本課題就是要在普通廁紙盒的基礎上對盒子內部進行相關的空間設計。

（2）對于紙盒為圓筒型的，內部裝有圓環卷紙，卷紙出口附有鋸齒，使用者直接抽取即可使用，這種設計十分方便，但是容易出現取多浪費的問題。

（3）對于紙盒是抽取式的，使用者需要定時更換盒內廁紙，廁紙盒采用上下扣蓋方式，使用者使用時只需從廁紙盒上方抽取即可，這種盒子一般都是放在馬桶后面的抽水箱上，不易拿取。

（4）對于鋼架結構廁紙盒，設計上采用了鋼架結構，能夠解決廁紙盒使用時間長后易壞的問題，鋼架結構可以使廁紙盒在潮濕的環境中維持時間更長。就外形可看出，廁紙盒的外形大體構造已經普遍成熟了，因此本設計是在此基本外形的基礎上只做內部結構相關的空間設計。卷紙旋轉取出時容易受阻，有時甚至會出現堵住不出的問題。

1.3研究目的

目前，隨著人們物質文化生活水平的不斷提高，日用品消費市場得到了迅猛的發展，特別是日常衛生用品，比如衛生卷紙，而與其配套洗手間用衛生卷紙盒存在自動化程度較低的不足，一則在使用過程中的用紙無限量會造成浪費，再則，在使用過程中多人不定時的拉扯紙巾還會引起細菌、病毒的交叉感染;況且，現有衛生卷紙盒的生產廠家多注重其形狀款式的設計與變化，而忽略了其構造的改進與創新，從而使現有的衛生卷紙盒與傳統的相比，并未取得實質性進步，繼而存在構造缺乏創新、功能單一的不足。因此，現有的洗手間用衛生卷紙盒還不符合現代人的消費觀念，也不能滿足現代人的快節奏、高效率的生活需求，還有待進一步的改進與革新，才能適應目前市場的需要。

紅外感應自動出紙機是一種日用卷紙裝置，具體涉及在使用時不卡紙，出紙自然、順暢，且不搪塞刀口，使用效果理想、可靠，并具有人性化特點的一種新型紅外感應自動出紙機。

1.4研究進行過程

首先，我們分年齡段對各個階層的人進行調查和搜集相關意見和信息，查看反響度和滿意度，他們大部分都表示日常的衛生紙巾存在很多不方便的情況，例如被打濕、沾灰、拉扯不干凈、交叉感染、浪費等情況。

隨后，我們根據多個考察點來進行比較，有柔軟度、使用感觸、資源浪費程度、便利性、衛生程度等，從多個方面來進行考察，以便于不斷改進。

最后，根據我們收集的信息，進行不斷的改變設計材料和方法。具體地說，設計具有自動識別、自動處理、自動控制及防偽功能，并同時具有高技術含量的一種智能型紅外感應自動出紙機，包括殼體及其內置的卷紙軸、傳動裝置與控制電路，以及與傳動裝置相配合的切紙刀與驅動電機，還包括設置于殼體的下端并與控制電路連接的紅外探頭，其特征在于，所述控制電路包括自動檢測電路中在卷紙軸處設置有與自動檢測電路相對應的防偽自動識別芯片。

1.5設計思路

1.5.1設計思路和工作原理

本產品的設計是基于Intel公司的MCS-51單片機為核心作為驅動芯片，紅外感應發射器和紅外感應接收器為輸入信號，齒輪模塊是負責帶動紙巾的下落，齒輪會在紙巾下落到固定長度的時候由單片機內部編寫的下落長度代碼自動停止而后由單片機給予齒輪信號帶動刀片切割紙巾。

該系統設計原理是紅外發射管向出紙方向發射出一束紅外線，當手伸向出紙口時，紅外線被手反射，紅外接收管接收到紅外光，即觸發信號，并將觸發信號信號送入內部電路，即單片機內部，經過單片機處理后，輸出信號觸發齒輪轉動，而后齒輪帶動紙巾下落，當下落到固定長度的時候齒輪停止轉動，另一個齒輪在單片機的觸發下開始帶動刀片切割，紙巾便以固定長度到達人的手中;當手離開出紙口時，紅外線不再被反射，單片機內部沒有感應信號，機器停止出紙。

1.5.2產品內部分析和工作流程圖

在圖1-2中，1指機器的機殼，2 指傳送帶，3指齒輪，4指刀片，5指內部鑲嵌的中心單片機，6指紅外感應發射器與接受器。

圖1-3：智能自動出紙機的工作原理流程圖

圖1-2：智能自動出紙機剖面結構圖

2智能自動出紙機的相關功能分析

2.1在公共場所可以盡可能的降低細菌傳播

在傳統的廁紙抽紙機的基礎上，我們考慮到人為撕扯紙巾會使得細菌附著在紙巾之上，使得下一個需要紙巾的人員在撕紙巾的時候會觸碰到帶上細菌的紙巾，于是我們在舊版的基礎之上對于紙巾盒的內部進行了重新的規劃，即對于空間問題進行了設計，在對產品附加上齒輪和刀片便有效的解決了這個問題。當用戶需要紙巾的時候只需將手放在紙巾出口處便會有固定長度的紙巾自動下落，再由刀片斬斷紙巾，紙巾便會落到手中，在整個過程中，人們的手是不需要觸碰到紙巾的，因此顯著的降低了細菌的傳播。

2.2能夠更好的節約紙巾

紙巾的來院于樹木，傳統的紙巾盒會出現很多紙巾沒有用完的情況，加上衛生間內會有大量水源，紙巾粘上水后也無法使用，因此便會出現紙巾白白浪費的現象，我們在傳統的紙巾盒中加入了單片機，紙巾的固定下落便有效的解決了此類問題，更好了節約了資源。

2.3適用范圍廣

隨著科學技術的日益崛起，醫療機構和化學工廠發展迅速，在對于醫生，病人，化工人員的特殊場所或者是菜市場，超市，公園等大型場所，當人們在去洗手間的時候，傳播細菌的幾率便會很高，我們設計的產品由于紙巾是由固定長度下落而且手不用碰到紙巾，便會有效降低細菌的傳播。

3小結

本設計是基于普通的衛生紙機進行設計，通過加入紅外線感應，想達到衛生紙巾的有效利用和減少細菌感染帶來的疾病。現在對普通的衛生紙機的空間進行了一定的改造，在衛生機底部加入了紅外線裝置，能夠準確的出紙。然后在衛生紙機口裝上了一個小刀片，因為出紙機只會在感應后出來一部分的衛生紙（可以有效利用衛生紙），通過使用者的順著刀片撕下衛生紙即可，達到取紙的目的。這樣的設計對環保和資源都是很有好處，控制一次出紙量來控制無用的消耗，普通的衛生紙機，只能滿足基本需求，現在通過幾個簡單的裝置使整個出紙機有了不一樣的改變并且將成本控制的很低，所以我們認為改進方向可行性很高，我們認為這樣的改進是有意義的。

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