蔣金鑫　王　聰　蒯云帆　王佳茂 / 上海電機學(xué)院

基于壓力傳感技術(shù)的電開水器智能卡取卡提醒裝置設(shè)計

蔣金鑫王聰蒯云帆王佳茂 / 上海電機學(xué)院

針對老式電熱水器只能打熱水，卻不能提醒打水人員取卡的問題，應(yīng)用壓力傳感器和單片機技術(shù)，實現(xiàn)了電開水器自動語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，計時器下方裝有揚聲器和控制器，在單片機程序的設(shè)定下，壓力信號的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬟f給控制系統(tǒng)，輸出功率足夠的聲信號，及時提醒打水人員將自己的卡帶走。

壓力傳感器；智能提醒；電開水器；單片機控制

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進行日常繁雜的工作，并占據(jù)了主要市場。如今為了各大高校的教職員工，學(xué)生以及各個企業(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)安裝了刷卡計時計費的電開水器。即當(dāng)大家想飲用熱開水時，將校園卡或員工卡放置于計時器卡槽內(nèi)，水杯對準(zhǔn)出水口放于承接板，按下開關(guān)進行取水，接滿水后，再次按下閉合開關(guān)，即完成了一次打水。通過看計時計費器dret上的顯示，也可以了解到卡的消費余額，為人們的日常生活帶來了極大的便利。

1.系統(tǒng)設(shè)計方案

基于壓力傳感技術(shù)的電開水器智能卡取卡提醒裝置由電開水器主箱體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、計時器8，計費顯示屏9、開關(guān)按鈕10、揚聲器12、控制器（單片機）13、出水口（水龍頭）14、組成。托物盤由三個托物板拼接起來，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，并通過傳輸線與上方對應(yīng)的控制器相連接，計時器設(shè)有插卡槽，控制器內(nèi)設(shè)置有單片機、信號處理系統(tǒng)。工作過程中，在單片機程序的設(shè)定下，當(dāng)系統(tǒng)檢測到打水人員接水操作完成時，將壓力信號的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后輸出相?yīng)、功率足夠的聲信號，以提醒用戶取走智能卡。

圖1　整體裝置圖

圖2　計時器、揚聲器、控制器集成示意圖

2.工作過程

程序設(shè)定的壓力傳感器通過感受壓力的變化，并由傳輸線3傳遞給控制器13，控制器的信號A，當(dāng)沒有人使用電熱水器裝置時，托物盤5是空的，單片機記錄壓力初始值始終為A。當(dāng)有打水人員來打水時，將其卡插入卡槽11，把水杯放在出水口（水龍頭）14下端，按下開關(guān)按鈕10進行打水，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程中漸漸增加，壓力傳感器的壓力發(fā)生改變后，通過傳輸線3傳給控制器13，控制器信號處理系統(tǒng)自動記錄值為B、C、D、E等。等待打水完成后，此時按下開關(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)的變化信號轉(zhuǎn)化處理轉(zhuǎn)變成電信號，反饋給控制器13，然后傳遞給揚聲器12，并推動其發(fā)出兩聲“請拔出您的卡”的語音提示，之后便不再發(fā)聲。直到下一位打水人員使用時，重復(fù)上述工作過程。

系統(tǒng)是當(dāng)傳感器測得的壓力信號從A-變到B、C、D、E時，才發(fā)出兩聲“請拔出您的卡”的語音，所以即使不使用打水時，系統(tǒng)雖然長時間處于值A(chǔ)，但也不會不斷的發(fā)聲，因此有效的避免了電能的浪費。

3.小結(jié)

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

[1]顏曉河,董玲嬌,蘇紹興.壓力傳感器的發(fā)展及其應(yīng)用[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,2006(1).

[2]張敏. 自動控制中壓力傳感器的應(yīng)用探討[J].大科技,2014,(16).

[3]張書玉，張維連，張生才等.高溫壓力傳感器的研究現(xiàn)狀[J].傳感技術(shù)學(xué)報,2006,19.

[4]郭強,呂浩杰.胡國清新型接觸式電容壓力傳感器[J].儀表技術(shù)與傳感器,2008,(3).

[5]王佳茂,梁卓等.一種具有自動提醒取卡功能的插卡式熱水器.專利號ZL 201420137984.3.

[6]陳宇珂,張延武,盧育華,肖強.一種基于單片機的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].醫(yī)療設(shè)備信息, 2005,20(3).

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

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

王聰：（1982.8），女，博士，講師，上海電機學(xué)院機械學(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)機械工程專業(yè)碩士研究生。