智能红外感应自动出纸机设计

苏文强 王庆 鲁筱鹏 尹大业

摘 要 本文结合Intel公司的AT89C51单片机性能和特点，分析了自动出纸系统的硬件设计和软件的设计，提出了基于自动出纸系统的设计方案。采用了红外收发人体感应模块和由单片机硬件系统控制的刀片对手纸的长度进行精准的切割，当手掌放置于出纸机出纸端口处，红外线感应到手掌立刻反射到红外接收系统中，红外接收系统将信息反馈给单片机，单片机便输出信息给传送带，此时传送带启动并带动手纸下落，在单片机硬件作用下，手纸会在下落到固定长度时候启动刀片，刀片将手纸切断，从而到达了人们不需要触碰手纸便可以取到手纸，达到了不会因为人们如厕时候在撕扯手纸的时候造成细菌传播。该智能自动出纸机反应迅速，工作稳定，被广泛应用于卫生间、盥洗室等场合。

关键词 卫生卷纸 消费观念 改进与革新 手动取纸

中图分类号：TN108.3文献标识码：A

0引言

目前，随着人们物质文化生活水平的不断提高，日用品消费市场得到了迅猛的发展，特别是日常卫生用品，比如卫生卷纸，而与其配套洗手间用卫生卷纸盒存在自动化程度较低的不足，一则在使用过程中的用纸无限量会造成浪费，再则，在使用过程中多人不定时的拉扯纸巾还会引起细菌、病毒的交叉感染;况且，现有卫生卷纸盒的生产厂家多注重其形状款式的设计与变化，而忽略了其构造的改进与创新，从而使现有的卫生卷纸盒与传统的相比，并未取得实质性进步，继而存在构造缺乏创新、功能单一的不足。因此，现有的洗手间用卫生卷纸盒还不符合现代人的消费观念，也不能满足现代人的快节奏、高效率的生活需求，还有待进一步的改进与革新，才能适应目前市场的需要。

1智能红外感应自动出纸机的调查研究及分析

1.1现今情况下的的问题

家庭及公共地区使用的大部分厕纸盒都是抽取式以及卷筒式，使用者使用时容易大量抽取造成浪费。智能一点取纸机价格都比较高，与便宜的厕纸盒相比，人们倾向于选择厕纸盒。厕纸盒及厕纸长期处于潮湿的环境中，厕纸盒容易氧化，厕纸也容易滋生细菌，而且在使用过程中多人不定时的拉扯纸巾还会引起细菌、病毒的交叉感染等情况，最终影响人们的身体健康。

1.2当下相关产品的现状

（1）现今厕纸盒多为塑料及不锈钢材质的抽纸盒和卷纸盒，并无任何智能装置。而本课题就是要在普通厕纸盒的基础上对盒子内部进行相关的空间设计。

（2）对于纸盒为圆筒型的，内部装有圆环卷纸，卷纸出口附有锯齿，使用者直接抽取即可使用，这种设计十分方便，但是容易出现取多浪费的问题。

（3）对于纸盒是抽取式的，使用者需要定时更换盒内厕纸，厕纸盒采用上下扣盖方式，使用者使用时只需从厕纸盒上方抽取即可，这种盒子一般都是放在马桶后面的抽水箱上，不易拿取。

（4）对于钢架结构厕纸盒，设计上采用了钢架结构，能够解决厕纸盒使用时间长后易坏的问题，钢架结构可以使厕纸盒在潮湿的环境中维持时间更长。就外形可看出，厕纸盒的外形大体构造已经普遍成熟了，因此本设计是在此基本外形的基础上只做内部结构相关的空间设计。卷纸旋转取出时容易受阻，有时甚至会出现堵住不出的问题。

1.3研究目的

目前，随着人们物质文化生活水平的不断提高，日用品消费市场得到了迅猛的发展，特别是日常卫生用品，比如卫生卷纸，而与其配套洗手间用卫生卷纸盒存在自动化程度较低的不足，一则在使用过程中的用纸无限量会造成浪费，再则，在使用过程中多人不定时的拉扯纸巾还会引起细菌、病毒的交叉感染;况且，现有卫生卷纸盒的生产厂家多注重其形状款式的设计与变化，而忽略了其构造的改进与创新，从而使现有的卫生卷纸盒与传统的相比，并未取得实质性进步，继而存在构造缺乏创新、功能单一的不足。因此，现有的洗手间用卫生卷纸盒还不符合现代人的消费观念，也不能满足现代人的快节奏、高效率的生活需求，还有待进一步的改进与革新，才能适应目前市场的需要。

红外感应自动出纸机是一种日用卷纸装置，具体涉及在使用时不卡纸，出纸自然、顺畅，且不搪塞刀口，使用效果理想、可靠，并具有人性化特点的一种新型红外感应自动出纸机。

1.4研究进行过程

首先，我们分年龄段对各个阶层的人进行调查和搜集相关意见和信息，查看反响度和满意度，他们大部分都表示日常的卫生纸巾存在很多不方便的情况，例如被打湿、沾灰、拉扯不干净、交叉感染、浪费等情况。

随后，我们根据多个考察点来进行比较，有柔软度、使用感触、资源浪费程度、便利性、卫生程度等，从多个方面来进行考察，以便于不断改进。

最后，根据我们收集的信息，进行不断的改变设计材料和方法。具体地说，设计具有自动识别、自动处理、自动控制及防伪功能，并同时具有高技术含量的一种智能型红外感应自动出纸机，包括壳体及其内置的卷纸轴、传动装置与控制电路，以及与传动装置相配合的切纸刀与驱动电机，还包括设置于壳体的下端并与控制电路连接的红外探头，其特征在于，所述控制电路包括自动检测电路中在卷纸轴处设置有与自动检测电路相对应的防伪自动识别芯片。

1.5设计思路

1.5.1设计思路和工作原理

本产品的设计是基于Intel公司的MCS-51单片机为核心作为驱动芯片，红外感应发射器和红外感应接收器为输入信号，齿轮模块是负责带动纸巾的下落，齿轮会在纸巾下落到固定长度的时候由单片机内部编写的下落长度代码自动停止而后由单片机给予齿轮信号带动刀片切割纸巾。

该系统设计原理是红外发射管向出纸方向发射出一束红外线，当手伸向出纸口时，红外线被手反射，红外接收管接收到红外光，即触发信号，并将触发信号信号送入内部电路，即单片机内部，经过单片机处理后，输出信号触发齿轮转动，而后齿轮帶动纸巾下落，当下落到固定长度的时候齿轮停止转动，另一个齿轮在单片机的触发下开始带动刀片切割，纸巾便以固定长度到达人的手中;当手离开出纸口时，红外线不再被反射，单片机内部没有感应信号，机器停止出纸。

1.5.2产品内部分析和工作流程图

在图1-2中，1指机器的机壳，2 指传送带，3指齿轮，4指刀片，5指内部镶嵌的中心单片机，6指红外感应发射器与接受器。

图1-3：智能自动出纸机的工作原理流程图

图1-2：智能自动出纸机剖面结构图

2智能自动出纸机的相关功能分析

2.1在公共场所可以尽可能的降低细菌传播

在传统的厕纸抽纸机的基础上，我们考虑到人为撕扯纸巾会使得细菌附着在纸巾之上，使得下一个需要纸巾的人员在撕纸巾的时候会触碰到带上细菌的纸巾，于是我们在旧版的基础之上对于纸巾盒的内部进行了重新的规划，即对于空间问题进行了设计，在对产品附加上齿轮和刀片便有效的解决了这个问题。当用户需要纸巾的时候只需将手放在纸巾出口处便会有固定长度的纸巾自动下落，再由刀片斩断纸巾，纸巾便会落到手中，在整个过程中，人们的手是不需要触碰到纸巾的，因此显著的降低了细菌的传播。

2.2能够更好的节约纸巾

纸巾的来院于树木，传统的纸巾盒会出现很多纸巾没有用完的情况，加上卫生间内会有大量水源，纸巾粘上水后也无法使用，因此便会出现纸巾白白浪费的现象，我们在传统的纸巾盒中加入了单片机，纸巾的固定下落便有效的解决了此类问题，更好了节约了资源。

2.3适用范围广

随着科学技术的日益崛起，医疗机构和化学工厂发展迅速，在对于医生，病人，化工人员的特殊场所或者是菜市场，超市，公园等大型场所，当人们在去洗手间的时候，传播细菌的几率便会很高，我们设计的产品由于纸巾是由固定长度下落而且手不用碰到纸巾，便会有效降低细菌的传播。

3小结

本设计是基于普通的卫生纸机进行设计，通过加入红外线感应，想达到卫生纸巾的有效利用和减少细菌感染带来的疾病。现在对普通的卫生纸机的空间进行了一定的改造，在卫生机底部加入了红外线装置，能够准确的出纸。然后在卫生纸机口装上了一个小刀片，因为出纸机只会在感应后出来一部分的卫生纸（可以有效利用卫生纸），通过使用者的顺着刀片撕下卫生纸即可，达到取纸的目的。这样的设计对环保和资源都是很有好处，控制一次出纸量来控制无用的消耗，普通的卫生纸机，只能满足基本需求，现在通过几个简单的装置使整个出纸机有了不一样的改变并且将成本控制的很低，所以我们认为改进方向可行性很高，我们认为这样的改进是有意义的。

参考文献

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