隨著生活水平的提高,人們的衛(wèi)生意識不斷增強。在公共場所用紙巾擦手將會造成交叉感染和資源浪費。傳統(tǒng)的干手機只能烘手,不能消毒,干手的時間長達近30 s。因此,本文針對普通干手機的不足,設(shè)計一種新型的干手機,干手時間僅為3~ 5 s,手伸即噴,手離即停,無延時噴霧現(xiàn)象。
1 硬件總體設(shè)計
1. 1 系統(tǒng)組成
該設(shè)計以EM78P419N 處理器為核心,由紅外發(fā)射模塊、接收模塊、消毒模塊、干手模塊、液位顯示、報警模塊、電源等組成。設(shè)計時,各個模塊可相對獨立設(shè)計調(diào)試,最后集成為整個系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)框圖如圖1 所示。
1. 2 工作原理
利用紅外漫反射原理來感應(yīng)是否有手置入。需要干手時,將手放到干手機里,紅外線被手反射到紅外接收器,紅外接收器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送到單片機中,信號經(jīng)過處理后啟動消毒模塊,幾秒后,執(zhí)行干手動作。為了保證消毒水的正常供應(yīng),在開機時,干手機會對消毒水位進行檢查,當水位低于1/ 5 時,電路會報警。同時,考慮到季節(jié)的不同,可切換涼風和熱風,降低年運行費。
2 硬件設(shè)計
2. 1 處理器EM78P419N
EM78P419N 是采用低功率、高速CMOS 工藝制造的8 位單片機。其內(nèi)部有4K×13 位一次性只讀ROM,8 級堆棧供子程序嵌套,8 位實時定時/ 計數(shù)器,8 位多路A/ D 轉(zhuǎn)換器,3 個脈沖寬度調(diào)制器,6 個中斷源,可編程自由運行看門狗定時器,3 個雙向I/ O 端口。
2. 2 紅外發(fā)射、接收模塊
紅外發(fā)射電路由晶振電路產(chǎn)生455 kHz 信號,經(jīng)分頻得到穩(wěn)定的38 kHz 載波頻率,編碼信號對38 kHz載波信號進行調(diào)制,再經(jīng)紅外發(fā)射管D19向外發(fā)射紅外線。
當手置于干手機中時,有一部分紅外線反射到接收電路中的紅外接收頭HS3008 轉(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)過放大器Q12進行放大送到SC9149RX IN 端,當接收編碼與發(fā)射編碼一致時,HP3 輸出高電平到單片機的13 腳。
2. 3 消毒模塊
該模塊由電磁閥和滴水泵組成。當有手置入干手機中,單片機13 腳接收到紅外接收電路送來的電信號后,從9 腳發(fā)出脈沖信號加到Q8 管放大后供給光電耦合器U3 作驅(qū)動信號。光電耦合器輸出信號驅(qū)動雙向可控硅管U8 ,可控硅管U 8 導(dǎo)通即輸出220 V 電壓傳送給電磁閥使其打開。隨后,單片機8 腳發(fā)出的信號經(jīng)處理后加到滴水泵,水泵將消毒水壓上來,再通過一個霧嘴,使消毒水霧化,均勻噴在手的表面。當干手機無人使用時,機器則處于待定工作狀態(tài),此時水泵、電磁閥相繼停止工作,避免出現(xiàn)滴露現(xiàn)象。
2. 4 干手模塊
該模塊由加熱器、風扇、溫度傳感器組成。當消毒模塊工作完成后,單片機6 腳發(fā)出的信號經(jīng)處理后加到加熱器,該加熱器采用內(nèi)熱式再循環(huán)原理,在5 s 內(nèi)使手上的消毒水快干。為了防止加熱過高,在電路中設(shè)計一個傳感器TEM_SENSOR1 來檢測加熱器的溫度,當溫度高于40 ℃ ,就停止工作,避免手部燙壞; 當溫度低于38℃ ,加熱器工作。同時,利用U1 MOS 管來驅(qū)動風扇工作,將加熱器的熱量吹出來到達手部??紤]到季節(jié)的不同,在電路中設(shè)計一個短路跳針,在溫度較高的天氣,可拔掉該插件,使加熱器不參與工作,單靠風扇烘干手。
2. 5 液位顯示、報警模塊
為了顯示消毒水的液位情況,在電路中采用一個水位傳感器來感應(yīng)1/ 5,2/ 5,3/ 5,4/ 5,5/ 5 這5 個液位。
當水位在某個高度時,水位傳感器所測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過三極管放大,再相應(yīng)地送到單片機的15,16,17,19 或20 腳,再通過24,23,1,2 或3 腳輸出一個低電平給相應(yīng)的發(fā)光二極管,使其發(fā)光,這樣可知當前水位的高度。
當水位低于1/ 5 時,機器開機時21 腳輸出高電平給BU ZZER 報警。同時,22 腳輸出低電平,使二極管發(fā)出紅光,提醒消毒水不足; 當水位在1/ 5~ 2/ 5 間,11 腳輸出低電平,使二極管發(fā)出黃光,提醒消毒水即將不足; 當消毒水加滿時機器同樣會蜂鳴提醒水已加滿,以免不注意時溢出。
2. 6 電源電路
220 V 市電經(jīng)變壓器降壓,分別變成5 V,10. 5 V的交流電,再經(jīng)橋式整流,電容濾波,5 V 的交流電穩(wěn)壓后得+ 5 V 電源給控制電路供電; 10. 5 V 的交流電變成12. 6 V 的交流電提供給風扇電路。
3 軟件設(shè)計
主程序初始化后,首先進行水位檢查,如水位低于1/ 5 時,電路報警; 否則,發(fā)射紅外信號,如果檢測到紅外反射信號,說明有手置入,則設(shè)定工作標志,相繼打開電磁閥、水泵,2 s 延時后,相繼關(guān)閉水泵、電磁閥。打開風扇和加熱器,再判斷加熱器的溫度是否高于40 ,當溫度高于40℃ ,加熱器停止工作; 當溫度低于38 ,加熱器工作。
4 主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)如下:
電源為AC220 ( 1±10% ) V,50/ 60 Hz; 功率為1 400 W; 消耗功率小于等于60 W; 風速為100 m/ s; 吹干時間為3 ~ 5 s; 感應(yīng)距離為5 ~ 16 cm; 裝液量為1 700 mL; 噪音小于等于50 dB; 外型尺寸為230 mm150 mm 375 mm; 工作方式有壁掛式、噴淋方式( 定量噴淋,噴霧量小于等于10 mL/ 次) 。
5 結(jié) 語
采用EM78P419N單片機和紅外技術(shù)相結(jié)合的新型消毒、干手雙功能機,具有成本低、體積小、硬件電路簡單、可靠性高的特點,可全自動控制噴霧消毒,避免了消毒前后手的交叉感染和二次感染,在各類人員*或流動的場所應(yīng)用廣泛。