淺談對(duì)學(xué)生公寓用電風(fēng)扇的改造

摘 要：電風(fēng)扇是學(xué)生公寓夏季降溫的主要設(shè)備。晚上長(zhǎng)時(shí)間的直吹，很容易導(dǎo)致同學(xué)們各種疾病的發(fā)生。本人針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)監(jiān)控的學(xué)生公寓用電風(fēng)扇。此系統(tǒng)由單片機(jī)、溫度傳感器、LED數(shù)碼管、固態(tài)繼電器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器、反相器、電風(fēng)扇組成。在晚上，同學(xué)們睡覺之前，將電風(fēng)扇切換到自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)后，室溫監(jiān)控系統(tǒng)開始運(yùn)行。當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度值時(shí)，電風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)室溫高于設(shè)定溫度時(shí)，電風(fēng)扇照舊吹拂。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、噪音小，可極大的降低同學(xué)們因晚上長(zhǎng)時(shí)間直吹電風(fēng)扇引起的各種疾病的發(fā)病率。

關(guān)鍵詞：學(xué)生公寓；單片機(jī)；電風(fēng)扇

1 長(zhǎng)時(shí)間吹電風(fēng)扇對(duì)人體有危害

酷暑炎夏，熱是令人難受的，不少人為一時(shí)享受對(duì)著風(fēng)扇扇個(gè)不停，因此而引起感冒的、肢體疼痛的、口眼歪邪的每年都有。特別是當(dāng)人入睡之后，全身處于松馳狀態(tài)，腠理疏松，機(jī)體各種新陳代謝活動(dòng)節(jié)率變慢，加上夜間氣溫自然降低，如沒有把電扇關(guān)掉是很容易招致疾病發(fā)生的。夏季長(zhǎng)時(shí)間吹電風(fēng)扇易得七種病：肩周炎、面癱、感冒、鼻炎、女性月經(jīng)紊亂、頸椎病、腹瀉。

2 宿舍降溫條件及學(xué)生睡覺現(xiàn)狀

2.1 學(xué)生公寓的降溫條件

電風(fēng)扇一直是學(xué)生公寓夏季降溫的主要設(shè)備。電風(fēng)扇是只有開關(guān)控制和風(fēng)力的檔位控制，沒有自動(dòng)溫度調(diào)控系統(tǒng)。

2.2 學(xué)生晚上睡覺狀況及對(duì)同學(xué)的身體影響

在夏季，學(xué)校一般都提供整夜供電，目的就是給同學(xué)一個(gè)良好的降溫環(huán)境。所以，同學(xué)們洗刷完之后就在電風(fēng)扇下直吹，且大部分男生都裸露著大部分，直到昏昏睡去，電風(fēng)扇一直吹一晚上。開始睡覺的時(shí)候開著還行，自凌晨到第二天早上就冷點(diǎn)了，并且同學(xué)們一旦睡著了就不樂意起來，所以在電風(fēng)扇底下的同學(xué)們?cè)谙募竞苋菀赘忻埃虻闷渌膊　Ｌ貏e在凌晨?jī)牲c(diǎn)到五點(diǎn)是同學(xué)們睡得最熟的時(shí)候。

鑒于以上問題，在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種溫控系統(tǒng)，顯得相當(dāng)合適。本人基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種這樣的電風(fēng)扇。

3 物理參數(shù)的設(shè)定與依據(jù)

3.1 氣溫日變化

氣溫（指在百葉箱內(nèi)測(cè)定的空氣溫度）在每一天里周期性的、有規(guī)律的升高和降低，稱為氣溫日變化。觀測(cè)表明，陸地上一天中氣溫有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。在正常情況下，最低氣溫總是出現(xiàn)在日出前后；最高氣溫總是出現(xiàn)在13-14時(shí)（冬季）或14-15時(shí)（夏季）。

3.2 睡覺時(shí)人體最適宜溫度

現(xiàn)代醫(yī)療氣象研究表明，睡眠的好壞與居室的溫度、濕度相關(guān)，一般室內(nèi)溫度在20～23℃，相對(duì)濕度為50%～70%的范圍內(nèi)睡眠最為適宜。20℃以下會(huì)使人有寒冷的感覺，表現(xiàn)為屈著身軀并裹緊棉被，而超過23℃，會(huì)使人有熱的感覺，表現(xiàn)為難以入睡，甚至掀開被子。

3.3 正確使用電風(fēng)扇

首先，風(fēng)速不宜過大：現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，室內(nèi)的風(fēng)速最好控制在0.2-0.5米/秒，尤其是在通風(fēng)較好的房間和在有過堂風(fēng)的地方，電扇的風(fēng)速更不可過大。

其次，不宜對(duì)人直吹：直吹，風(fēng)邪易侵入體內(nèi)，尤其是在身體虛弱或大汗淋漓時(shí)，最好讓電扇朝一個(gè)角落吹；還有，電扇宜吹吹停停，宜用擺頭電扇，對(duì)于小兒、老人、身體虛弱的人，少用電扇吹風(fēng)，因?yàn)椤靶爸恚錃獗靥摗保捎秒婏L(fēng)扇調(diào)節(jié)室內(nèi)氣流，借以間接降溫。

綜上理論分析得出睡覺時(shí)的室溫應(yīng)該是：20-23℃；風(fēng)速為：0.2-0.4m/s；不可長(zhǎng)時(shí)間直吹。為了留有余地設(shè)溫度為：20℃-29℃。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)工作原理

基本工作過程：（1）當(dāng)在白天的時(shí)候，K鍵是斷開的。這時(shí)電風(fēng)扇的控制完全由換檔器來完成，只進(jìn)行電風(fēng)扇風(fēng)速的控制。這時(shí)是因?yàn)闇囟缺容^高，同學(xué)們睡覺比較短，抵抗力強(qiáng)，不易得病，沒有必要啟動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。（2）當(dāng)?shù)酵砩蠒r(shí)，溫度變化與白天有很大的不同，且同學(xué)們睡覺時(shí)間比較長(zhǎng)，溫度的急劇變化，再加上長(zhǎng)時(shí)間的電風(fēng)扇的直吹，人體免疫力極大的降低了，很容易得病。因此，必須對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行自動(dòng)溫度控制。在晚上，睡覺之前將K鍵合上，并通過變檔器調(diào)節(jié)到合適的轉(zhuǎn)速。當(dāng)同學(xué)們睡著時(shí)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)就可以根據(jù)自然溫度的變化，進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)不向繼電器發(fā)出指令信號(hào)。一旦自然溫度低于設(shè)定的溫度值時(shí)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)繼電器發(fā)出指令信號(hào)，令繼電器斷電，致使電風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如果，溫度又升高到設(shè)定值以上，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)就會(huì)向繼電器發(fā)出指令信號(hào)，使繼電器通電，恢復(fù)電風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)。

4.2 硬件系統(tǒng)

4.2.1 單片機(jī)80C51、溫度傳感器、LED顯示器、固態(tài)繼電器、電風(fēng)扇。

4.2.2 此硬件系統(tǒng)大體分為如下幾個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊、溫度傳感器模塊、繼電器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)化器模塊、信號(hào)放大模塊、LED數(shù)碼管模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊。

4.3 軟件系統(tǒng)

采用C語言編程，快捷、方便、易讀。

小結(jié)：系統(tǒng)元器件選用的原則是價(jià)格低廉，功能夠用。各種采集數(shù)據(jù)都是經(jīng)過了嚴(yán)格的篩選，聽取學(xué)生意見，給氣象局打電話咨詢，咨詢相關(guān)知識(shí)的醫(yī)生，實(shí)地考察不同公寓樓的位置及采光情況。本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有學(xué)校降溫設(shè)備進(jìn)行改造，可大大降低學(xué)生的生病幾率，提高學(xué)生身體素質(zhì)。