基于智能家电概念的挂烫机设计

吕冬旭

[摘 要]本文针对传统蒸汽挂烫机存在的问题，基于智能家电的概念，根据嵌入式系统原理设计了一款具有智能控温、检测水箱水量、网络通信等功能的新型智能挂烫机。主要包括挂烫机原理分析、智能家电描述、系统组成设计等内容。该系统具有比较高的响应速度，能够完成自我健康监测，同时具有较强的普适性。

[关键词]智能家居、挂烫机、传感器

中图分类号：S419 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0395-02

1 引言

蒸汽挂烫机作为现代社会越来越普及的衣物除皱工具，正逐渐取代传统熨斗在衣物除皱中的地位，在家庭生活中起着不可或缺的作用。但目前市场上广泛使用的挂烫机大都存在无法监测水箱中剩余水量、无法实时检测温度、无法及时清除水箱内的沉积物等问题，这在很大程度上影响了其使用的安全与便利。不过智能家居技术的兴起使得解决这些问题成为了可能。

2 市场上现有挂烫机的问题

挂烫机工作原理是通过加热水从而产生水蒸汽并接触衣物，以起到软化衣物的纤维组织，为衣物定形的作用。挂烫机的正常工作需要大量的水储存，传统挂烫机无法监测水箱中水量是否充足，在水箱中水耗尽，而使用者却不知情的情况下，经常会造成挂烫机“空箱”工作，影响机器的使用寿命甚至造成机器过热损坏，严重时甚至还会引发火灾；其次，挂烫机工作时所使用的媒介多为自来水，自来水中通常会存在水垢以及小颗粒杂质，长期使用会导致水箱出水口或者蒸汽导管部分堵塞，影响机器的使用；传统挂烫机在熨烫过程中会不断进行加热，导致喷汽头位置温度不断上升，而过高的温度会对衣物造成不可逆转的损伤；传统挂烫机以衣架作为衣物承载体，影响衣物熨烫的平整性。

3 智能家电的概念

智能家电与传统家电的不同体现在“智能”上，同对于现在正在被广泛研究的智能机器人的期望一样，人们希望能够将家电变成一种能够针对不同家庭的使用需求，从而能够完成自我调节并进行工作的智能机器人。智能化过程中广泛采用了嵌入式系统、传感器技术以及网络通信技术。智能家电更加注重对于用户需求的改进，尽可能的使得产品功能能够满足用户的个人使用需求以及使用习惯，智能家居产品可以面向互联网获取使用数据信息，这使得它更像是一个具有特定功能的网络终端，用户可以与其进行交流与互动。此外，智能家电作为智能家居的组成的最小单元，能够与房间内的其它家电和设施互联组成一个完整的、功能更加强大的智能系统，从而实现智能家居功能。

近年来，智能家电得到迅猛发展，主要原因是网络与通信技术的逐渐成熟以及物联网技术的兴起为智能化家居产品的发展打下了坚实的基础。传统的家电系统一般只能完成单一的、或者认为规定的几项操作，互联网基础设施的建设使得现在的家电产品自身可以有效的收集各项数据并且与终端保持通信，信息化水平的提高使得人们可以随时随地的了解其工作情況，也可以远程对其进行下达控制指令从而完成某种功能。此外，随着人们消费观念的变化以及生活水平的提高，智能化的家居产品更容易在当前竞争激烈的家电市场中赢得更多的订单。

同传统的家用电器产品相比，智能家电具有：网络化功能、智能化、开放性、兼容性、节能化以及易用性的特点。

4 智能挂烫机设计

4.1 系统组成

如图1，该智能挂烫机主要由主轴、高度调节装置、喷汽头及蒸汽导管、可拆卸水箱、报警装置以及控制系统等部分所组成。

本设计使用平板状衣物模型来替代常用的衣架，使用时可以将衣物套在衣物模型上进行熨烫，可以使衣物更好地定形；主轴下部安装高度调节装置，可根据使用者实际情况，对挂烫机的主轴高度进行调节，方便使用者使用；喷汽头与蒸汽导管连接，对衣物进行熨烫；可拆卸水箱用于储存水，进行衣物的熨烫；报警装置提醒使用者喷汽头温度以及可拆卸水箱中水量的情况。

4.2 控制系统构成

本文所设计智能挂烫机在水箱中安装了压力传感器以及温度传感器。当水箱中水量较小时，压力传感器感应到水箱中水压力达到设定值时，控制器会操纵执行机构进行报警并开始加水作业，避免因使用者的疏忽而造成水烧干；当加热温度不断升高时，温度感应装置感应到温度达到设定值时，控制器会操纵执行机构进行报警并且停止加热，避免因温度过高从而导致的衣物损坏。

控制系统以微控制器作为主控单元进行系统搭建，如图2所示，整个系统由压力传感器、温度传传感器、传感器配套放大器、A/D转换器、微控制器、外部人机交互模块、报警模块和执行机构等构成。传感器用来采集水箱中的温度和压强信号，经过配套放大器和A/D转换器后，输入微控制器进行数据处理与计算，然后据此判断是否需要控制执行机构进行动作。外部人机交互模块用于完成外界设备与系统的信息交互，系统通过该模块并入互联网实时获取信息。报警模块则用来显示系统运作是否正常，以及显示即时数据等，以便于人工检查。执行机构主要用于完成挂烫机工作的基本操作。

4.3 其他设计

可拆卸水箱底部有进水出水孔，方便使用者进行加水以及挂烫机工作时的供水作业。滤膜安装在可拆卸水箱底部进水出水孔上方，可以过滤自来水中的水垢以及小颗粒杂质，保证加热器中水的清澈程度，避免机器受损，滤膜成本低，可以定期进行更换以防止自来水中自带的水垢或者在挂烫机加热过程中新产生的水垢堵塞进水出水孔，导致电器损坏。滤膜成本低，可以定期进行更换。压力感应装置安装在可拆卸水箱最下方位置，可对可拆卸水箱中的水量进行检测。当可拆卸水箱中水量达到极小值时，压力传感器感应到压力的变化，随即通过报警装置对使用者进行警告，提醒使用者进行加水作业。可拆卸水箱通过进水出水孔直接通向下方的加热器。

5 总结

本文针对传统蒸汽挂烫机所存在的问题，基于智能家电的概念，根据嵌入式系统原理设计了一款具有智能控温、检测水箱水量、网络通信等功能的新型智能挂烫机。该设计在水箱中安装压力传感器，当水箱中水量较小，压力传感器感应到水箱中水压力达到一定极小值时，会控制挂烫机进行报警，提醒使用者进行加水作业，避免因使用者的疏忽而造成水烧干，导致机器受损的问题；其次在水箱底部出水孔位置加入滤膜，可以过滤自来水中的水垢以及小颗粒杂质，保证加热器中水的清澈程度，避免机器受损；此外，在喷汽头的位置安装了温度感应装置，当加热温度不断升高，温度感应装置感应到温度达到一定极大值时，会控制挂烫机进行报警，提醒进行加水工作，避免因温度过高而导致的衣物损坏的问题；最后，挂烫机还使用了平板状衣物模型替代常用的衣架，使用时将衣物套在衣物模型上进行熨烫，使衣物更好地定形。该系统具有比较高的响应速度，能够完成自我健康监测，同时具有较强的普适性。

参考文献

[1] 陈晓艳，魏长增.未来家用电器设计发展趋势[J].天津职业技术师范大学学报，2005，15（1）：58-60.

[2] 蒋飞.一种新型快速高压蒸烫机的设计[J].华东科技：学术版，2015（11）：346-346.

[3] 盛日，岳京松，王晗.蒸汽挂烫机试验方法研究[C].中国家用电器技术大会.2016.

[4] 麦岚.智能家居：从概念到现实[J].齐鲁周刊，2015（11）：34-35.

[5] 徐庆伟.智能家电发展与研究现状分析[J].现代商贸工业，2010，22（8）：101-102.

[6] 张玉峰.基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统设计[J].农机化研究，2010，32（3）：150-153.

[7] 刘铮，徐科军，杨庆庆，等.基于MSP430F5529单片机综合实验装置的研制[J].实验室研究与探索，2016，35（5）：77-81.

[8] 侯玉宝，陈忠平，邬书跃.51单片机C语言程序设计经典实例[M].电子工业出版社，2016.