劉文斌

【摘 要】針對在校學生在宿舍使用吹風機屢禁不止的問題，本文設計了一種能夠在學生宿舍使用的安全吹風機，包括人體感應模塊、信號處理模塊、信號采集模塊、執(zhí)行模塊、主電路等，本設計將人體作為信號電路的一部分，使操作者直接成為吹風機工作的條件，線路的高阻值電阻、熔斷器增加了本實用新型的安全性。

【關鍵字】吹風機；人體感應；STM32

中圖分類號： TS914.21 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0039-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.017

【Abstract】This paper designs a safe hair dryer that can be used in student residences， including human body sensing module， signal processing module， signal acquisition module， execution module， main circuit， etc.， for the problem that students use hair dryers in dormitory. The human body is used as a part of the signal circuit， so that the operator directly becomes the working condition of the hair dryer， and the high resistance resistance and fuse of the line increase the safety of the utility model.

【Key words】Hair dryer； Human body induction； STM32

0 背景

過去的時間里，因為吹風機使用不當而引起的火災時有發(fā)生，嚴重損害了集體和個人的生命財產(chǎn)，各級部門和學校都對學生宿舍使用吹風機高度重視，大部分學校禁止學生在宿舍使用吹風機。據(jù)相關統(tǒng)計，由吹風機導致的火災主要是使用者離開時并未及時關掉吹風機。

1 吹風機的整體設計

本文設計的吹風機包括人體感應模塊、信號采集模塊、信號處理模塊、執(zhí)行模塊、主電路、開關、外殼和電源線等；人體感應模塊和信號采集模塊通過檢測電阻相連，信號采集模塊的輸出端和信號處理模塊的輸入端相連，信號處理模塊的輸出端和執(zhí)行模塊的電源端相連，執(zhí)行模塊的觸頭串接于吹風機主電路，主電路由電動機、熱電阻絲，開關等元件組成。

2 感應模塊的設計

人體感應模塊由高阻值電阻、檢測電阻、金屬體、人體、熔斷器、信號線路和大地組成；其中高阻值電阻、檢測電阻、熔斷器、信號線路幾部分內置于吹風機，高阻值電阻、檢測電阻、熔斷器通過信號線路串聯(lián)后一端接電源線，另一端接金屬體；金屬體為導電性良好的金屬薄片，并鑲嵌在出風機手柄上的凹槽中，凹槽的深度要和金屬體厚度一致；使用者手握吹風機時，掌心與金屬體就會良好接觸，使人體和大地成為感應電路的一部分；如果將電源線接入電源，電流就會流過電源線、高阻值電阻、檢測電阻、金屬體、人體、熔斷器流入大地，形成回路，由于高阻值電阻的電阻值非常高（一般為2到3兆歐），所以即便形成導通回路，但線路阻值極高而使電流非常微弱，對人體影響極小，回路中的電流雖然微弱，但可以輸出電信號，信號采集模塊可以采集微弱的電信號，表明吹風機在使用者手中；為了防止電阻老化而阻止降低，在感應電路中增加了熔斷器，其熔斷值非常小，一旦電流超過設定值，熔斷器立刻熔斷，切斷電路進而保護使用者。

3 信號采集模塊的設計

信號采集模塊內置于吹風機，由檢測電阻和采樣電路組成；檢測電阻是采集模塊和人體感應模塊的共有部分，其作用是把人體感應模塊中的電流信號變成電壓信號；采樣電路是把采集的電壓信號變成大小合適的電壓信號送給STM32處理器；如果人體感應電路有電流流過，電流會在檢測電阻兩端產(chǎn)生電壓差（雖然電流非常微弱，但根據(jù)歐姆定律，增加電阻值可以提高電壓值），檢測電壓經(jīng)過采樣電路的放大、穩(wěn)壓后輸送給STM32，此時，STM32收到一個開通的電信號。

4 信號處理模塊的設計

信號處理模塊由STM處理器和整流濾波電路組成，兩部分內置于吹風機手柄內，整流濾波電路的作用是向STM32提供電源，整流濾波電路為一塊電路板，電路板上可以嵌入STM32處理器，這就使得信號處理模塊體積很小，可以置于吹風機窄長的手柄內；當信號采集電路向STM32輸送一個信號電壓時，STM32就會控制繼電器通電。

5 執(zhí)行模塊的設計

執(zhí)行模塊為一個小型繼電器，繼電器有四個引腳，兩個引腳為繼電器電源端口，電源端口一端連接STM32引腳，一端連接零線，受STM32控制通電或掉電，另外兩個引腳為繼電器觸頭，繼電器觸頭串接于吹風機主電路；當繼電器得電，其觸頭閉合，此時按下開關，吹風機才能工作，當繼電器掉電，其觸頭斷開，吹風機停止工作，如果繼電器不得電，其觸頭處于斷開狀態(tài)，不論怎么樣控制開關，吹風機都將無法工作。

6 主電路設計

吹風機主電路由電動機、熱電阻絲、熔斷器、開關和線路構成，電動機和熱電阻絲并聯(lián)，每條支路設有開關，不同的開關狀態(tài)組合就可以實現(xiàn)各種工作狀態(tài)，主電路的干路上串聯(lián)了繼電器觸頭，實現(xiàn)了繼電器可以直接使線路斷電，設置的熔斷器可以防止主電路老化或其他原因引起的故障，一旦電流過大，熔斷器立即斷開。

7 吹風機工作流程

當使用者使用吹風機時，掌心就會與金屬體接觸，此時會有電流流經(jīng)人體導入大地，當電流流過電阻時會在電阻兩端產(chǎn)生電壓，信號采集模塊可以接收到電阻兩端的電壓信號，如果沒有使用者或者使用者沒有接觸金屬體時，由于沒有電流流過，電阻兩端就不會檢測到有電壓產(chǎn)生；信號采集模塊將電壓信號采集后經(jīng)過放大、穩(wěn)壓最終輸出合適的電壓信號，電壓信號被送給信號處理模塊，信號處理模塊就向執(zhí)行模塊發(fā)送信號，繼電器動作，串接在主電路中的繼電器觸頭閉合，達到吹風機工作的前提條件，在滿足這個條件的基礎上按下開關，吹風機就可以工作了。當使用者不接觸金屬體時，信號采集器接收不到電壓信號，就會停止向STM32輸送信號，STM32立即向繼電器發(fā)出斷開信號，實現(xiàn)斷電。

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