（洛阳理工学院附中 471000）
摘要：沐浴是中国每个家庭所必须的，但对于温度的把控仍然是大部分家庭的困扰难题。本文针对这一难题，从满足人类舒适生活为出发点，利用红外线温度感受器感受环境温度，同时如果检测到有人存在时可以调节水温至适宜温度并自动出水的工作原理，建立一套智能沐浴调温系统，从而解决了每天“洗澡难”的现状。这一成果的实现，大大方便了广大中国家庭，给人们带来极大的便利和舒适。
关键词：沐浴；智能；红外线温度传感器；温度调节
1.绪论
1.1研究背景
改革开放以来，科技的创新以及发展已经越来越向更高峰迈进，同时越来越贴近我们的生活，人们的家庭生活已经被科技创新大大改变。洗澡一定是大家都必不可少的，但是很多时候，我们在万事具备时总是为调不到适宜的温度所烦恼，有时被烫到或者被冻感冒，特别对年龄小的儿童和手脚不便的老人们，这些人对温度总是掌握不好。若是这样便让洗澡的过程痛苦不堪，所以我想通过科技来改变人们“洗澡难”的现状，真正的将科技运用到人们的生活。
1.2项目研究内容
目前关于沐浴设备方面的研究有很多，伴随着老龄化社会的持续推进，浴缸产品的家庭普及率提，儿童以及老年人浴缸使用过程中的潜在风险受到了越来越多的关注。本次设计结合儿童以及老年人关于自动调控温度高低的浴缸产品设计的需求，配合当前市场上自动调控温度浴缸产品设计存在的问题，设计一款能够深入解决儿童以及老年人浴缸使用中功能、舒适、安全等需要的浴缸产品，也希望通过本次设计对于儿童及老年人自动调控智能化产品设计提供一定的借鉴经验。
2.总体设计
2.1方案设计
智能沐浴调温系统的方案设计主要由红外线检测模块、温度感受模块、总开关、单片机、水温调节装置、出水装置等组成。当打开设备总开关时，压力感受模块将会开启，当红外线感受到相应位置有人时，就会开启温度感受模块，同时温度感受装置可以感受环境温度，然后传递信号给温度调节装置，温度调节装置可以基于之前个人对温度的适宜进行的调整，对系统的水温进行上下适当调节，待水温达到设定值后，开关开启。该发明控制系统灵敏，能及时进行相应指令，达到迅速、准确、实时的调节水龙头出水温度，增强用水舒适感的目的。
2.2系统论证
本装置由检测装置和调节装置组成，检测装置分为红外线检测模块、温度感受模块、总开关，调节装置由温度调节装置和出水控制装置组成。
3.硬件设计
3.1传感器
传感器是一种检测装置，可以将它所检测到的光、力等信号转化为电信号或其他所需的利用形式输出。传感器接入操作是：从系统的5V供电端通过一支3K92的电阻连接到PT100。虽然这种接法通常会引起严重的非线性问题，但是，由于运用单片机的软件作为校正，就可以简化传感器的接入方式。
按照PT100的参数，其在0℃到500℃的区间内，电阻值为100至280.9Ω。我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压。
在满度量程下单片机的10位A/D的最大显示是1023字，我们必须对传感器的原始输出电压进行放大，才能得到PT100传感器输出电压在显示500字时的单片机A/D转换输入电压，计算公式：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），因此得到放大的倍数是10.466 。
温度传感器是 PT100，由于这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器，可以工作在-200℃至650℃的范围，因此本电路选择其工作在-19℃至500℃范围。整个电路分为两部分：一是传感器前置放大电路；一是单片机 A/D转换和显示控制软件非线性校正等部分。使用温度传感器为PT100，这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器，可以工作在-200℃至650℃的范围。
红外线感应传感器：主要工作原理是红外发射器发射红外线，在遇到障碍物时反射回来被红外接收器所接收，现在技术已经很成熟，得到了广泛的应用。
3.2电路开关模块设计
本设计的电路开关模块需要考虑两方面的因素：一是单片机的输出电压，二是沐浴设备所需电压。本设计所采用的单片机所能输出的电压为5伏，而沐浴设备所连接的电路电压为220伏，显然二者是不能直接相连接的。而本设计中为了目的的实现，不得不使二者相连。基于此，本设计采用了继电器作为单片机与沐浴设备之间连同的设备。继电器多用于自动化电路的控制电路之中，实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路之中起着自动调节、安全防护、转换电路等作用。
4.系统调试
当检测到总开关开启时，压力感受模块开启，当红外线感受到相应位置有人时，就会开启温度感受模块，同时温度感受装置可以感受环境温度，然后传递信号给温度调节装置，温度调节装置可以基于之前个人对温度的适宜进行的调整，对系统的水温进行上下适当调节，待水温达到设定值后，开关开启。感受器的信号需经过单片机将信号传递给调节装置，单片机是一种集成电路芯片，是一种具有数据处理能力的中央CPU，可以看成微型计算机系统，在这里充当检测装置传递信号的中央传输装置。
5.结论
家庭中使用智能沐浴调温系统不但避免了人们因为调水温而着凉或烫着，也避免了对水资源的浪费，在方便了人们在家中洗澡的同时，大大减少水资源的浪费，也减少人们在洗澡时的不便，并且可以大大减少人们洗澡的时间。待该系统在家庭的运用中成熟后，经过完善，智能沐浴调温装置还可以普及至沐浴中心等处，这样可以更好的服务到大众，真正让科技服务到了人们的生活。
由于补贴经费的限制，所以本设计的元器件的精准度都不够高，有可能对系统的准确性造成一定的影响。以下有几个方面需要改进：
传感器系统的设计:本设计采用了红外感应传感器，这种传感器的精确度并不是非常高。因此需要有更加精确的传感器，更加完善了本设计的要求。
创新点：本设计首次采用了红外传感器、单片机等设备，能够自动识别是否有人站在淋浴下的信息，进而自动进行适应温度的调节。还可以将该沐浴系统与手机App软件、网络终端连接，以此使得该智能沐浴调温系统不仅能够直接调控，还能起到远程控制的作用。
应用点：本设计对于类似的研究都有很大的借鉴意义，并且该研究还可以用于沐浴中心等方面，极大的改变了大众沐浴事业的发展。
参考文献：
[1]石元伍,何继业.老年人无障碍智能浴缸产品设计[J].大众文艺,2018(06):62-63.
[2]薛治,李娣娜.基于NoisⅡ的智能沐浴系统设计[J].电子世界,2018(09):164+166.
论文作者:韩博文
论文发表刊物:《科技研究》2018年11期
论文发表时间:2019/1/24
标签：温度论文; 装置论文; 传感器论文; 单片机论文; 系统论文; 电压论文; 模块论文; 《科技研究》2018年11期论文;