一种宿舍用安全吹风机的设计

刘文斌

【摘 要】针对在校学生在宿舍使用吹风机屡禁不止的问题，本文设计了一种能够在学生宿舍使用的安全吹风机，包括人体感应模块、信号处理模块、信号采集模块、执行模块、主电路等，本设计将人体作为信号电路的一部分，使操作者直接成为吹风机工作的条件，线路的高阻值电阻、熔断器增加了本实用新型的安全性。

【关键字】吹风机；人体感应；STM32

中图分类号： TS914.21 文献标识码： A 文章编号： 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

过去的时间里，因为吹风机使用不当而引起的火灾时有发生，严重损害了集体和个人的生命财产，各级部门和学校都对学生宿舍使用吹风机高度重视，大部分学校禁止学生在宿舍使用吹风机。据相关统计，由吹风机导致的火灾主要是使用者离开时并未及时关掉吹风机。

1 吹风机的整体设计

本文设计的吹风机包括人体感应模块、信号采集模块、信号处理模块、执行模块、主电路、开关、外壳和电源线等；人体感应模块和信号采集模块通过检测电阻相连，信号采集模块的输出端和信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端和执行模块的电源端相连，执行模块的触头串接于吹风机主电路，主电路由电动机、热电阻丝，开关等元件组成。

2 感应模块的设计

人体感应模块由高阻值电阻、检测电阻、金属体、人体、熔断器、信号线路和大地组成；其中高阻值电阻、检测电阻、熔断器、信号线路几部分内置于吹风机，高阻值电阻、检测电阻、熔断器通过信号线路串联后一端接电源线，另一端接金属体；金属体为导电性良好的金属薄片，并镶嵌在出风机手柄上的凹槽中，凹槽的深度要和金属体厚度一致；使用者手握吹風机时，掌心与金属体就会良好接触，使人体和大地成为感应电路的一部分；如果将电源线接入电源，电流就会流过电源线、高阻值电阻、检测电阻、金属体、人体、熔断器流入大地，形成回路，由于高阻值电阻的电阻值非常高（一般为2到3兆欧），所以即便形成导通回路，但线路阻值极高而使电流非常微弱，对人体影响极小，回路中的电流虽然微弱，但可以输出电信号，信号采集模块可以采集微弱的电信号，表明吹风机在使用者手中；为了防止电阻老化而阻止降低，在感应电路中增加了熔断器，其熔断值非常小，一旦电流超过设定值，熔断器立刻熔断，切断电路进而保护使用者。

3 信号采集模块的设计

信号采集模块内置于吹风机，由检测电阻和采样电路组成；检测电阻是采集模块和人体感应模块的共有部分，其作用是把人体感应模块中的电流信号变成电压信号；采样电路是把采集的电压信号变成大小合适的电压信号送给STM32处理器；如果人体感应电路有电流流过，电流会在检测电阻两端产生电压差（虽然电流非常微弱，但根据欧姆定律，增加电阻值可以提高电压值），检测电压经过采样电路的放大、稳压后输送给STM32，此时，STM32收到一个开通的电信号。

4 信号处理模块的设计

信号处理模块由STM处理器和整流滤波电路组成，两部分内置于吹风机手柄内，整流滤波电路的作用是向STM32提供电源，整流滤波电路为一块电路板，电路板上可以嵌入STM32处理器，这就使得信号处理模块体积很小，可以置于吹风机窄长的手柄内；当信号采集电路向STM32输送一个信号电压时，STM32就会控制继电器通电。

5 执行模块的设计

执行模块为一个小型继电器，继电器有四个引脚，两个引脚为继电器电源端口，电源端口一端连接STM32引脚，一端连接零线，受STM32控制通电或掉电，另外两个引脚为继电器触头，继电器触头串接于吹风机主电路；当继电器得电，其触头闭合，此时按下开关，吹风机才能工作，当继电器掉电，其触头断开，吹风机停止工作，如果继电器不得电，其触头处于断开状态，不论怎么样控制开关，吹风机都将无法工作。

6 主电路设计

吹风机主电路由电动机、热电阻丝、熔断器、开关和线路构成，电动机和热电阻丝并联，每条支路设有开关，不同的开关状态组合就可以实现各种工作状态，主电路的干路上串联了继电器触头，实现了继电器可以直接使线路断电，设置的熔断器可以防止主电路老化或其他原因引起的故障，一旦电流过大，熔断器立即断开。

7 吹风机工作流程

当使用者使用吹风机时，掌心就会与金属体接触，此时会有电流流经人体导入大地，当电流流过电阻时会在电阻两端产生电压，信号采集模块可以接收到电阻两端的电压信号，如果没有使用者或者使用者没有接触金属体时，由于没有电流流过，电阻两端就不会检测到有电压产生；信号采集模块将电压信号采集后经过放大、稳压最终输出合适的电压信号，电压信号被送给信号处理模块，信号处理模块就向执行模块发送信号，继电器动作，串接在主电路中的继电器触头闭合，达到吹风机工作的前提条件，在满足这个条件的基础上按下开关，吹风机就可以工作了。当使用者不接触金属体时，信号采集器接收不到电压信号，就会停止向STM32输送信号，STM32立即向继电器发出断开信号，实现断电。

【参考文献】

[1]丁力，宋志平，徐萌萌，等.基于STM32的嵌入式测控系统设计[J].中南大学学报（自然科学版），2013（s1）：260-265.

[2]光军.电吹风的选用与维护[J].大众用电，2010（12）：44-44.

[3]张培君.电吹风机常见故障判断[J].农村电工，2015（7）：51-51.

[4]童子权.微型继电器时间参数的测试[J].电测与仪表， 1991（8）：27-28.