胡建易

（江西新能源科技職業(yè)學(xué)院 新余 14166）

引言

隨著人民生活水平不斷提高，人民對生活品質(zhì)也有了更深層次的追求。為了滿足人民對美好生活的追求，各種家電產(chǎn)品相繼而至。有一款家電產(chǎn)品目前正處于市場的萌發(fā)階段，那就是干足機(jī)。它是用于取代每次洗完腳后用毛巾來干足的方式，避免了多人共用同一毛巾導(dǎo)致腳氣等疾病傳染和使用多塊毛巾又不易放置及清洗的問題。它不僅可以同時(shí)快速風(fēng)干腳和拖鞋，同時(shí)還兼?zhèn)渥愕装茨Α⑴_及風(fēng)干襪子功能，對于冬天特別實(shí)用。

預(yù)防控制腳氣傳染是這款產(chǎn)品的特色之一，引起腳氣的出現(xiàn)一般是真菌。腳氣疾病可以通過藥物治療，同時(shí)也可以對身體補(bǔ)充相應(yīng)的維生素。但是腳氣的治療預(yù)防首選是保持皮膚的干燥，這款產(chǎn)品的研發(fā)就是為了保持腳部及拖鞋干燥。

本產(chǎn)品采用電加熱的方式，能夠快速干燥濕腳，除此之外，還具備智能控制、防水防滑等功能。干足機(jī)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)干腳方式難以解決的問題。如使用吹風(fēng)機(jī)干燥則存在噪音大，耗時(shí)長，需要手持等不便。干足機(jī)的出現(xiàn)，可以方便人們的生活，特別是對于老年人、孕婦、殘障人士等需要更方便快速的干腳方式的人群來說，干足機(jī)更是為他們帶來了極大的舒適。

這款干足機(jī)還帶有一定的足底按摩養(yǎng)生功能，足底按摩的好處有緩解疲勞、提高睡眠質(zhì)量，促進(jìn)血液循環(huán)，提高人體新陳代謝的能力，預(yù)防糖尿病、心腦血管疾病等。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析和發(fā)展趨勢

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

目前市場鮮有帶按摩功能的雙足快速風(fēng)干機(jī)，偶爾能查到此類產(chǎn)品其售價(jià)將近1 000～3 000元，無法做到市場普及，且部分功能并不實(shí)用。目前市場在售的一些干足類產(chǎn)品如下：

1）單足速干器。不能兩個(gè)腳同時(shí)風(fēng)干，且不具備風(fēng)干拖鞋的功能。產(chǎn)品單價(jià)貴，售價(jià)一般在1 000～2 000元左右，偏貴，市場無法普及。

2）帶有烘干功能的泡腳桶。售價(jià)一般在2 000～3 000元，一般家庭消費(fèi)不起，而且功能太多太雜，本人之前購買使用過兩款泡腳桶，最后都被閑置，主要原因?yàn)槭褂貌槐?，泡腳桶里易殘留腳屑，不好清洗，倒水插電很不便，出風(fēng)量小，因其主要功能是泡腳而不是風(fēng)干，使用簡單泡腳桶加干足器會使用更加方便。

1.2 發(fā)展趨勢

國內(nèi)隨著人們健康意識的提升，腳部護(hù)理也受到更多人的關(guān)注。干足機(jī)作為一款腳部護(hù)理工具，具有方便快捷、衛(wèi)生安全等特點(diǎn)，將會受到國內(nèi)消費(fèi)者的青睞。干足機(jī)行業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與功能上不斷創(chuàng)新升級。例如，增加按摩功能、加熱功能，提供多檔調(diào)節(jié)，智能調(diào)節(jié)等，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和使用便利性。相信在不久的將來，干足機(jī)在國內(nèi)將會樹立品牌。各品牌通過產(chǎn)品質(zhì)量保證、品牌宣傳推廣以及與線上線下渠道的合作拓展等方式，爭奪市場份額。

全球范圍內(nèi)，人們對健康生活的重視程度不斷提高，腳部護(hù)理也逐漸受到關(guān)注。干足機(jī)作為一種方便實(shí)用的工具，也將在國外市場有較大潛力。一些國際知名干足機(jī)品牌將在海外市場上積極擴(kuò)展業(yè)務(wù)，并通過品牌宣傳、產(chǎn)品創(chuàng)新等方式提高市場競爭力。在國外市場開拓中，干足機(jī)企業(yè)需要根據(jù)當(dāng)?shù)叵M(fèi)者的需求和習(xí)慣進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能調(diào)整，以增加產(chǎn)品的適用性和市場接受度。

總體來說，隨著人們對健康生活的追求和腳部護(hù)理意識的提高，干足機(jī)市場在國內(nèi)外都有良好的發(fā)展機(jī)會。從樹立品牌到品牌競爭加劇、產(chǎn)品創(chuàng)新、渠道拓展和品牌國際化等將是干足機(jī)行業(yè)未來國內(nèi)外發(fā)展的重要趨勢。

2 方法與實(shí)現(xiàn)

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到承重及耐溫等問題，機(jī)械外殼采用類似吹風(fēng)機(jī)的外殼ABS材料，為了具備同時(shí)可以干腳及拖鞋烘干功能，特采用層次設(shè)計(jì)，將腳的放置區(qū)和拖鞋的放置區(qū)分開放在不同的層上，拖鞋放在腳的下面，腳放在按摩區(qū)上。為取得更好的體驗(yàn)，特意設(shè)置了加熱器的搖頭功能，采用減速電機(jī)加聯(lián)軸機(jī)構(gòu)巧妙設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上下?lián)u頭功能，不過在設(shè)計(jì)空間上應(yīng)注意讓熱風(fēng)器具備相應(yīng)的搖頭空間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，這里的拖鞋烘干區(qū)層高設(shè)置為12 cm左右比較合適。為了降低成本，提高普及性，暫放棄了采用高速吹風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，而采用普通風(fēng)機(jī)送風(fēng)方案。不過在后續(xù)產(chǎn)品中會推出一些高端配置，如配置高速風(fēng)機(jī)以便用戶自主選擇。

按摩頭采用滾動結(jié)構(gòu)，按摩頭上有刺激穴位的小凸點(diǎn)，目前采用的是手動模式按摩，即腳放在上面可進(jìn)行來回滑動實(shí)現(xiàn)按摩，這種滑動的設(shè)計(jì)同時(shí)也可防止加熱器溫度過高時(shí)燙傷腳部。未來產(chǎn)品將增加電動按摩功能，即讓滾動結(jié)構(gòu)由電機(jī)帶動滾動，實(shí)現(xiàn)自動按摩功能。

根據(jù)熱力學(xué)，風(fēng)機(jī)選用公式如下：

式中：

PZ-PTC消耗功率；

Pf-風(fēng)扇消耗功率；

T1-PTC允許的最高工作溫度；

T2-設(shè)備環(huán)境最高氣溫；

Q-單位為CMM（m3/min）。

此設(shè)備額定功率2 000 W，經(jīng)計(jì)算，風(fēng)機(jī)選用4 CMM以上風(fēng)機(jī)。

本系統(tǒng)選用PTC發(fā)熱體，該類型PTC加熱器具有高效散熱、安全可靠、自動恒溫、省電等優(yōu)點(diǎn)。采用了特殊的u型波紋狀散熱片，改善了散熱性能，同時(shí)兼顧了機(jī)械與膠粘的優(yōu)點(diǎn)。該加熱器的熱阻小、換熱效率高，能夠維持表面溫度在居里溫度左右（一般在250 ℃上下），且在風(fēng)機(jī)故障停轉(zhuǎn)時(shí)能自動降低功率，避免表面產(chǎn)生“發(fā)紅”現(xiàn)象。

圖1～3為產(chǎn)品不同視圖下的圖示。

圖1 干足機(jī)側(cè)視圖

圖2 干足機(jī)俯視圖

圖3 干足機(jī)正視圖

2.2 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)由電源板和功能板組成，電源板由功率元器件構(gòu)成，主要完成220 V交流電轉(zhuǎn)12 V及5 V直流功能。電源板負(fù)責(zé)給加熱器、風(fēng)扇、功能板及搖頭電路供電。功能板采用單片機(jī)可編程電路設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)整個(gè)電路的功能控制，如過溫保護(hù)，按鍵功能，低高溫功率切換，室溫LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示，搖頭功能，指示燈顯示功能。單片機(jī)的輸入數(shù)據(jù)有按鍵，AD采樣溫敏電阻；輸出數(shù)據(jù)有搖頭電機(jī)控制信號，狀態(tài)指示燈，功率切換信號，數(shù)碼管顯示信號[1]。系統(tǒng)框圖如圖4。

圖4 電路系統(tǒng)框圖

為節(jié)省產(chǎn)品總體成本，單片機(jī)采用PIC16F687小型單片機(jī)，電路板尺寸設(shè)計(jì)成雙面緊湊型[2]，部分電路如圖5。

圖5 部分單片機(jī)硬件電路

2.3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)置有四個(gè)功能按鍵，分別為總開關(guān)按鍵，低高溫切換按鍵，定時(shí)按鍵及搖頭功能控制按鍵。帶雙數(shù)碼管顯示，主要用于顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，另外還有8個(gè)LED狀態(tài)指示燈，其中四個(gè)用于指示定時(shí)時(shí)間分別為0.5 h、1 h、2 h和4 h；一個(gè)指示燈指示設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)；兩個(gè)指示燈指示當(dāng)前高低溫狀態(tài)；一個(gè)指示燈指示搖頭功能是否開啟。當(dāng)按下總開關(guān)按鍵后默認(rèn)系統(tǒng)處于低溫工作狀態(tài)，觸發(fā)高低溫切換按鍵便可在兩種不同加熱功率間切換，直到按下開關(guān)鍵停止。按下定時(shí)按鍵就在上面四種時(shí)間及不開啟定時(shí)中來回切換。按下?lián)u頭功能鍵，搖頭功能啟動，當(dāng)再次按下?lián)u頭按鍵功能停止，如此往復(fù)。該產(chǎn)品后期還將增加擴(kuò)展功能以供用戶更多選擇性，如液晶顯示功能，變頻調(diào)溫功能，電動按摩功能，負(fù)離子功能等等[3]。圖6為程序流程簡圖。

圖6 程序設(shè)計(jì)流程圖

3 測試結(jié)果

在環(huán)境溫度為26 ℃，腳和拖鞋全部淋濕的狀態(tài)下對產(chǎn)品進(jìn)行了20次測試，高低溫各10次，設(shè)備設(shè)置工作在低溫狀態(tài)時(shí)，快速干燥拖鞋和腳的平均時(shí)間約為3 min 13 s，設(shè)置在高溫工作狀態(tài)時(shí)，干燥拖鞋和腳的平均時(shí)間約為1 min 5 s，完全可以滿足日常生活所需，從此告別毛巾擦腳。測試表如表1。

表1 不同工作狀態(tài)下的干燥時(shí)間

4 結(jié)語

作為一個(gè)普通家電來設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品售價(jià)控制在三百元以內(nèi)，為普及性提供了可能性，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中考慮到用戶的多樣性，盡可能設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能和對應(yīng)價(jià)位的階梯，讓客戶有更多的選擇余地。該產(chǎn)品立足于解決人民生活中的小問題，降低成本的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)按摩、雙足和拖鞋同時(shí)風(fēng)干的功能，市場尚處于萌芽期，前景廣闊。采用熱風(fēng)干技術(shù)降低成本的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)足部的保暖?？傊?，干足機(jī)的出現(xiàn)可以方便人們的生活，解決了傳統(tǒng)干腳方式帶來的不便。