環境溫度傳感吹風機溫度控制系統設計

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摘要：為解決傳統吹風機溫度控制系統控制波特率低的問題，基于環境溫度傳感設計吹風機溫度控制系統。硬件方面，設計以太網、環境溫度傳感器、微型控制器以及溫控開關；采集吹風機溫度控制數據，建立吹風機溫度控制數據高級通信協議，計算吹風機溫度控制頻率，實時控制吹風機溫度，完成系統設計。設計實例分析，結果表明，設計的控制系統在相同的測試時間中控制波特率明顯高于對照組，能夠解決傳統吹風機溫度控制系統控制波特率低的問題。

關鍵詞：環境溫度傳感；區域映射；溫度控制

引言

吹風機作為人們日常生活中的必需品，在長時間使用下或功率過大都會導致吹風機溫度升高，當累積到一定程度時引發吹風機故障，甚至會造成安全性問題。因此，吹風機溫度控制是吹風機設計中的重要內容，主要通過吹風機溫度控制系統將吹風機溫度控制在安全范圍內，保證吹風機的穩定、安全運行。在以往，針對吹風機溫度控制系統的設計中，對于吹風機溫度的控制只能在特定范圍中進行，存在控制效率低的問題，無法滿足吹風機溫度控制實時性的要求。而環境溫度傳感能夠精準測量環境溫度，并與系統服務器相連，通過以太網的信號傳輸環境溫度，實現對系統的控制操作。基于環境溫度傳感具備高精度以及高效率的特點，已經廣泛應用在各個領域中。提高吹風機溫度控制系統的控制效率一直是系統優化設計的首要方向，但截止目前，對于吹風機溫度控制系統設計中的環境溫度傳感應用研究十分罕見[1]。為解決傳統吹風機溫度控制系統控制效率低的問題，本文基于環境溫度傳感設計吹風機溫度控制系統，致力于提高吹風機溫度控制效率。并通過實例分析的方式，證明設計系統在實際應用中的有效性。

1吹風機溫度控制系統硬件設計

綜合吹風機的實際應用環境，在系統硬件部分設計堅持以高效性為首要前提，設計了以太網、環境溫度傳感器、微型控制器以及溫控開關。此外，配備了一些基本硬件，但這些基本硬件不作為此次硬件設計重點，以下將對上文提出的四個核心硬件進行詳細描述。

1.1以太網

本文在系統硬件部分設計以太網，為吹風機溫度控制的數據傳輸提供硬件載體環境，使吹風機溫度控制數據的遠距離傳輸成為可能。采用雙絞線將吹風機與交換機的連接，通過級聯的方式擴展網絡規模。采用光纖以點到點鏈路的方式，連接所有硬件電纜，形成星型結構，設計TRW2055900以太網串口轉換模塊將數據信號轉化為吹風機溫度控制信號，構造成完整的系統硬件載體環境。

1.2環境溫度傳感器

結合實際吹風機溫度控制的需要，本文通過設計型號為RS-WS-ETH-7的環境溫度傳感器，實現環境溫度傳感。環境溫度傳感器內置MPU-90120芯片，MPU-90120芯片作為一個封裝的復合型芯片，能夠有效提高吹風機溫度監測的數據傳感精度。RS-WS-ETH-7環境溫度傳感器參數指標如下：最大測量限1500ppm、響應時間≤60S、通信接口RJ45、供電10V-30VDC、溫度精度±0.5℃。RS-WS-ETH-7環境溫度傳感器能夠測量吹風機運行溫度參數，多種維度監測吹風機運行中的溫度參數指標，滿足吹風機溫度控制的要求。

1.3微型控制器

采用二級板兩層模式設計微型控制器，以微型控制器為系統的核心硬件，內置STM32F7云端固件[2]。微型控制器的主要組成包括：STM32F7云端固件、CPU、傳感器、網線以及顯卡等。利用STM32F7最大集成度的框架結構優勢，可以使微型控制器更適應惡劣的環境。RS-YS-0588625核心控制板可以使吹風機溫度控制系統硬件的各項性能達到最佳，并且在一定程度上節省系統匯總硬件的運行時間，提高系統硬件運行效率[3]。并且利用更高性能的接口技術，可以進一步快速轉換和傳輸數據參數，降低連接系統的功耗，支持功能更加強大的處理器連接。RS-YS-0588625核心控制板以其LQFP100設計理念，能夠在保證最小硬件變化的前提下滿足其功能需求。因此，有理由相信基于微型控制器能夠提高系統的硬件功能。微型控制器主要控制吹風機中多個電路的通斷，因此具有更高的控制效率。微型控制器主要用于為吹風機溫度控制提供驅動，將RS-YS-0588625核心控制板中發出的控制信號與電路相連，將吹風機溫度控制信號轉換為控制當量，自動控制吹風機溫度。

1.4溫控開關

在微型控制器的基礎上，設計溫控開關。考慮到吹風機開關一般是由雙金屬溫度控制器來進行控制的，雙金屬溫度控制器主要是由雙金屬片和觸點開關構成的，當吹風機溫度升高，達到雙金屬片的感應溫度后雙金屬片變形，觸點會斷開，達到溫控的作用[4]。當吹風機處于關機狀態時雙金屬溫度控制器ST的兩個觸點為導通狀態，當電吹風機通電后升至高溫擋，電吹風機正常工作，當到達一個溫度時雙金屬溫度控制器的兩個觸點分離為斷路狀態，電吹飛機將停止加熱進入保溫狀態，當其溫度下降到一定溫度后，雙金屬溫度控制器的金屬彈片重新成為導通狀態，又可以繼續加熱[5]。

2吹風機溫度控制系統軟件設計

在基于環境溫度傳感的吹風機溫度控制系統軟件部分，設計基于環境溫度傳感的吹風機溫度控制流程圖，如圖1所示。結合圖1所示，針對圖中四步主要流程的具體研究內容，如下文所述。

2.1采集吹風機溫度控制數據

本次采用吹風機的3條生產線作為I/0點的信號分類，采集吹風機溫度控制數據。線路1指的是吹風機的主線路，將其通信地址設置為0010；線路2指的是吹風機的副線路，將其通信地址設置為010101；線路3指的是吹風機的附屬線，將其通信地址設置為10010100。采集設備端口數據，利用FSDE/SWFV指令分別讀取3條線路的端口的I/0點數分布信息，并進行控制，再寫入端口數據中，將吹風機的接線點設為I/0點，可以利用環境溫度傳感將吹風機溫度控制視為自動化控制，通過采集數據促進控制數據傳輸工作的逐步優化。

2.2建立吹風機溫度控制數據高級通信協議

本文通過環境溫度傳感建立吹風機溫度控制數據高級通信協議，統一溫度控制數據的傳輸機制，允許網絡設備建立一個吹風機與通信設備之間的邏輯連接[6]。由于在建立控制數據高級通信協議時都會受到連接個數的限制，考慮到吹風機溫度控制數據實時傳輸過程中，所需交換的信息量不大，通過高級通信協議只需要將主站采集的控制數據作為主令信號，將高級通信協議發送和采集的控制數據字節均控制在2個以下即可。本文通過將環境溫度傳感應用在控制數據傳輸過程中，實現控制數據傳輸的智能化調頻功能。利用環境溫度傳感，將實時采集的吹風機溫度控制數據發送至前端顯示區域。這樣一來，既能夠保證系統的穩定運行，還能夠通過高級通信協議中的調頻通信模塊對吹風機溫度進行有效控制。測試吹風機運行中的電流、電壓，根據電流、電壓的具體變化情況，判斷吹風機溫度實時數據采集信號是否出現波動，采集數據信號中出現的波動幅度，調整變頻參數，在線控制吹風機溫度。一旦出現波動較大的情況，必須在高級通信協議中引進虛擬局域網VLAN，根據系統的通訊路徑，控制吹風機溫度數據采集信號。在此基礎上，獲取標簽信息，保障吹風機溫度控制數據傳輸中的高效性。根據建立的控制數據高級通信協議，不斷調整數據傳輸速度確保系統控制數據傳輸功能的穩定運行。

2.3計算吹風機溫度控制頻率

根據傳輸得到的吹風機溫度控制數據，計算吹風機溫度控制頻率。計算時首先給吹風機一個已知的溫度最大范圍數值，利用該數值，自動給出吹風機一個原始恒定的溫度，待吹風機運行一段時間后，通過改變這一定值，計算相關當量控制吹風機溫度的頻率。設吹風機溫度控制頻率為W，可得公式（1）：公式（1）中，K指的是吹風機在實際運行過程中的比例系數；x指的是系統自動采樣次數，為實數；f（x）指的是當系統第x次自動采樣時與實際定量之間的偏差；j指的是控制誤差比例系數。利用上述公式計算出吹風機溫度控制頻率，為控制吹風機溫度提供數據支持。2.4實時控制吹風機溫度得到吹風機溫度控制頻率后，利用計算機接口控制吹風機，通過映射出兩個4位數的8進制數，最終獲得在每個控制點位上的控制數據。再利用特定的變量數據對吹風機溫度控制數據映射，形成區域性的映射。將吹風機溫度控制數據轉換為具體的參數控制，用戶只需事先將規定的吹風機溫度控制限制輸入到系統當中，通過系統自動檢測是否執行控制參數的改變。再利用計算機的端口狀態存儲控制數據及控

制信息，并將其輸入到相應的映射區域當中，通過在區域映射中對應的控制語義、詞義等分析得出正確的控制結果，實時控制吹風機溫度。至此，完成基于環境溫度傳感的吹風機溫度控制系統設計。

3實例分析

3.1實驗準備

構建實例分析，實驗對象選擇型號為HD03456，BT的吹風機，功率為1600kW，支持冷風功能，電源為220V/50Hz，額定轉速控制在2500r/min，快干風嘴。首先，以本文系統控制吹風機溫度，通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統系統控制吹風機溫度，通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內容為測試兩種系統的控制波特率，控制波特率數值越高證明該系統的控制效率越高。通過10次對比實驗，針對實驗測得的控制波特率，記錄實驗數據。

3.2實驗結果與分析

整理實驗數據，如表1所示。通過表1可知，本文設計的控制系統在相同的測試時間中控制波特率明顯高于對照組，對吹風機溫度的控制效率更高。

4結束語

通過基于環境溫度傳感的吹風機溫度控制系統設計研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統吹風機溫度控制中存在的問題。本文設計系統具有現實意義，能夠指導吹風機溫度控制系統優化。在后期的發展中，應加大環境溫度傳感在吹風機溫度控制中的應用力度。截止目前，國內外針對基于環境溫度傳感的吹風機溫度控制系統研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對吹風機的優化設計提出深入研究，為提高吹風機綜合性能提供參考。

參考文獻：

[1]吳玉秀.基于環境溫度傳感的節水調節器設計研究[J].環境科學與管理，2018，43（06）：39-42.

[2]李新海.基于AT89552和DS18820的溫度控制顯示系統設計[J].電子世界，2018（3）：153-154.

[3]張毅博.小直流電機溫度調速控制系統的設計———溫度監控及電機速度控制[J].卷宗，2018，008（036）：210.

[4]王曉芳.基于PID控制的溫度智能控制系統的設計[J].設備管理與維修，2020，465（03）：146-147.

[5]周子翔.基于模糊控制的工藝空調溫濕度控制系統的設計[J].輕松學電腦，2018，001（001）：1-1.

[6]趙明.新一代戴森Supersonic吹風機正式[J].電器，2019（07）：55-55.

作者：岳俊豪 許言 單位：貴州師范大學