基于壓力傳感技術的電開水器智能卡取卡提醒裝置設計

蔣金鑫　王　聰　蒯云帆　王佳茂 / 上海電機學院

基于壓力傳感技術的電開水器智能卡取卡提醒裝置設計

蔣金鑫王聰蒯云帆王佳茂 / 上海電機學院

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，應用壓力傳感器和單片機技術，實現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，在單片機程序的設定下，壓力信號的變化轉變為電信號傳遞給控制系統，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，并占據了主要市場。如今為了各大高校的教職員工，學生以及各個企業的員工的日常飲用熱水更加智能方便化，大部分的企業及高校，均在樓層和茶水間等公共熱水服務區安裝了刷卡計時計費的電開水器。即當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，水杯對準出水口放于承接板，按下開關進行取水，接滿水后，再次按下閉合開關，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.系統設計方案

基于壓力傳感技術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與力的輸出，并通過傳輸線與上方對應的控制器相連接，計時器設有插卡槽，控制器內設置有單片機、信號處理系統。工作過程中，在單片機程序的設定下，當系統檢測到打水人員接水操作完成時，將壓力信號的變化轉變為電信號，然后輸出相應、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，按下開關按鈕10進行打水，主體箱1流經出水口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自動記錄值為B、C、D、E等。等待打水完成后，此時按下開關按鈕10，出水口14停止出水。當打水人員拿走水杯，壓力數值恢復到初始值A，控制室中的信號處理系統便將從其他壓力數值B、C、D、E到壓力初始值A的變化信號轉化處理轉變成電信號，反饋給控制器13，然后傳遞給揚聲器12，并推動其發出兩聲“請拔出您的卡”的語音提示，之后便不再發聲。直到下一位打水人員使用時，重復上述工作過程。

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

3.小結

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信號的變化，將變化的信號傳給控制器的信號處理系統，然后執行之前設定好的程序，輸出響應揚聲器發出提示音，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，進出圖書館等日常活動，具有良好的實用性。

[1]顏曉河,董玲嬌,蘇紹興.壓力傳感器的發展及其應用[J].電子工業專用設備,2006(1).

[2]張敏. 自動控制中壓力傳感器的應用探討[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狀[J].傳感技術學報,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據采集及控制系統的設計[J].醫療設備信息, 2005,20(3).

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

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

王聰：（1982.8），女，博士，講師，上海電機學院機械學院任教。

王佳茂：（1993.7），男，碩士研究生，現就讀于上海理工大學機械工程專業碩士研究生。