基于压力传感技术的电开水器智能卡取卡提醒装置设计

蒋金鑫　王　聪　蒯云帆　王佳茂 / 上海电机学院

基于压力传感技术的电开水器智能卡取卡提醒装置设计

蒋金鑫王聪蒯云帆王佳茂 / 上海电机学院

针对老式电热水器只能打热水，却不能提醒打水人员取卡的问题，应用压力传感器和单片机技术，实现了电开水器自动语音提示打水人员拔卡的功能。装置在接水容器的承载底部有压力传感器，计时器下方装有扬声器和控制器，在单片机程序的设定下，压力信号的变化转变为电信号传递给控制系统，输出功率足够的声信号，及时提醒打水人员将自己的卡带走。

压力传感器；智能提醒；电开水器；单片机控制

引言

随着现代高科技的日新月异，各式各样的智能家用电器取代了用人力来进行日常繁杂的工作，并占据了主要市场。如今为了各大高校的教职员工，学生以及各个企业的员工的日常饮用热水更加智能方便化，大部分的企业及高校，均在楼层和茶水间等公共热水服务区安装了刷卡计时计费的电开水器。即当大家想饮用热开水时，将校园卡或员工卡放置于计时器卡槽内，水杯对准出水口放于承接板，按下开关进行取水，接满水后，再次按下闭合开关，即完成了一次打水。通过看计时计费器dret上的显示，也可以了解到卡的消费余额，为人们的日常生活带来了极大的便利。

1.系统设计方案

基于压力传感技术的电开水器智能卡取卡提醒装置由电开水器主箱体1、显示器2、传输线3、4、压力传感器传感器5、承接板6、排水管7、计时器8，计费显示屏9、开关按钮10、扬声器12、控制器（单片机）13、出水口（水龙头）14、组成。托物盘由三个托物板拼接起来，每一板块都装有压力传感器。压力传感器包括力的感应与力的输出，并通过传输线与上方对应的控制器相连接，计时器设有插卡槽，控制器内设置有单片机、信号处理系统。工作过程中，在单片机程序的设定下，当系统检测到打水人员接水操作完成时，将压力信号的变化转变为电信号，然后输出相应、功率足够的声信号，以提醒用户取走智能卡。

图1　整体装置图

图2　计时器、扬声器、控制器集成示意图

2.工作过程

程序设定的压力传感器通过感受压力的变化，并由传输线3传递给控制器13，控制器的信号A，当没有人使用电热水器装置时，托物盘5是空的，单片机记录压力初始值始终为A。当有打水人员来打水时，将其卡插入卡槽11，把水杯放在出水口（水龙头）14下端，按下开关按钮10进行打水，主体箱1流经出水口14，随着托物盘5所受的压力在接水过程中渐渐增加，压力传感器的压力发生改变后，通过传输线3传给控制器13，控制器信号处理系统自动记录值为B、C、D、E等。等待打水完成后，此时按下开关按钮10，出水口14停止出水。当打水人员拿走水杯，压力数值恢复到初始值A，控制室中的信号处理系统便将从其他压力数值B、C、D、E到压力初始值A的变化信号转化处理转变成电信号，反馈给控制器13，然后传递给扬声器12，并推动其发出两声“请拔出您的卡”的语音提示，之后便不再发声。直到下一位打水人员使用时，重复上述工作过程。

系统是当传感器测得的压力信号从A-变到B、C、D、E时，才发出两声“请拔出您的卡”的语音，所以即使不使用打水时，系统虽然长时间处于值A，但也不会不断的发声，因此有效的避免了电能的浪费。

3.小结

新装置是一种具有自动提醒取卡功能的插卡式电热水器，它通过压力传感器测得力学信号的变化，将变化的信号传给控制器的信号处理系统，然后执行之前设定好的程序，输出响应扬声器发出提示音，从而及时提醒打水人员将自己的卡拔出。该新加的自动提示功能弥补了先前电热水器的缺陷，完善其功能，避免卡遗失之后，对企业的职员及和高校的教职工造成不必要的麻烦，对于广大的学生群众而言，保证了校园卡的正常使用，例如吃饭买东西，进出图书馆等日常活动，具有良好的实用性。

[1]颜晓河,董玲娇,苏绍兴.压力传感器的发展及其应用[J].电子工业专用设备,2006(1).

[2]张敏. 自动控制中压力传感器的应用探讨[J].大科技,2014,(16).

[3]张书玉，张维连，张生才等.高温压力传感器的研究现状[J].传感技术学报,2006,19.

[4]郭强,吕浩杰.胡国清新型接触式电容压力传感器[J].仪表技术与传感器,2008,(3).

[5]王佳茂,梁卓等.一种具有自动提醒取卡功能的插卡式热水器.专利号ZL 201420137984.3.

[6]陈宇珂,张延武,卢育华,肖强.一种基于单片机的数据采集及控制系统的设计[J].医疗设备信息, 2005,20(3).

蒋金鑫：（1995.8），女，本科在读生，现就读于上海电机学院机械电子工程专业本科生。

蒯云帆：（1994.2），女，本科在读生，现就读于上海电机学院机械电子工程专业本科生。

王聪：（1982.8），女，博士，讲师，上海电机学院机械学院任教。

王佳茂：（1993.7），男，硕士研究生，现就读于上海理工大学机械工程专业硕士研究生。