环境温度传感吹风机温度控制系统设计

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摘要：为解决传统吹风机温度控制系统控制波特率低的问题，基于环境温度传感设计吹风机温度控制系统。硬件方面，设计以太网、环境温度传感器、微型控制器以及温控开关；采集吹风机温度控制数据，建立吹风机温度控制数据高级通信协议，计算吹风机温度控制频率，实时控制吹风机温度，完成系统设计。设计实例分析，结果表明，设计的控制系统在相同的测试时间中控制波特率明显高于对照组，能够解决传统吹风机温度控制系统控制波特率低的问题。

关键词：环境温度传感；区域映射；温度控制

引言

吹风机作为人们日常生活中的必需品，在长时间使用下或功率过大都会导致吹风机温度升高，当累积到一定程度时引发吹风机故障，甚至会造成安全性问题。因此，吹风机温度控制是吹风机设计中的重要内容，主要通过吹风机温度控制系统将吹风机温度控制在安全范围内，保证吹风机的稳定、安全运行。在以往，针对吹风机温度控制系统的设计中，对于吹风机温度的控制只能在特定范围中进行，存在控制效率低的问题，无法满足吹风机温度控制实时性的要求。而环境温度传感能够精准测量环境温度，并与系统服务器相连，通过以太网的信号传输环境温度，实现对系统的控制操作。基于环境温度传感具备高精度以及高效率的特点，已经广泛应用在各个领域中。提高吹风机温度控制系统的控制效率一直是系统优化设计的首要方向，但截止目前，对于吹风机温度控制系统设计中的环境温度传感应用研究十分罕见[1]。为解决传统吹风机温度控制系统控制效率低的问题，本文基于环境温度传感设计吹风机温度控制系统，致力于提高吹风机温度控制效率。并通过实例分析的方式，证明设计系统在实际应用中的有效性。

1吹风机温度控制系统硬件设计

综合吹风机的实际应用环境，在系统硬件部分设计坚持以高效性为首要前提，设计了以太网、环境温度传感器、微型控制器以及温控开关。此外，配备了一些基本硬件，但这些基本硬件不作为此次硬件设计重点，以下将对上文提出的四个核心硬件进行详细描述。

1.1以太网

本文在系统硬件部分设计以太网，为吹风机温度控制的数据传输提供硬件载体环境，使吹风机温度控制数据的远距离传输成为可能。采用双绞线将吹风机与交换机的连接，通过级联的方式扩展网络规模。采用光纤以点到点链路的方式，连接所有硬件电缆，形成星型结构，设计TRW2055900以太网串口转换模块将数据信号转化为吹风机温度控制信号，构造成完整的系统硬件载体环境。

1.2环境温度传感器

结合实际吹风机温度控制的需要，本文通过设计型号为RS-WS-ETH-7的环境温度传感器，实现环境温度传感。环境温度传感器内置MPU-90120芯片，MPU-90120芯片作为一个封装的复合型芯片，能够有效提高吹风机温度监测的数据传感精度。RS-WS-ETH-7环境温度传感器参数指标如下：最大测量限1500ppm、响应时间≤60S、通信接口RJ45、供电10V-30VDC、温度精度±0.5℃。RS-WS-ETH-7环境温度传感器能够测量吹风机运行温度参数，多种维度监测吹风机运行中的温度参数指标，满足吹风机温度控制的要求。

1.3微型控制器

采用二级板两层模式设计微型控制器，以微型控制器为系统的核心硬件，内置STM32F7云端固件[2]。微型控制器的主要组成包括：STM32F7云端固件、CPU、传感器、网线以及显卡等。利用STM32F7最大集成度的框架结构优势，可以使微型控制器更适应恶劣的环境。RS-YS-0588625核心控制板可以使吹风机温度控制系统硬件的各项性能达到最佳，并且在一定程度上节省系统汇总硬件的运行时间，提高系统硬件运行效率[3]。并且利用更高性能的接口技术，可以进一步快速转换和传输数据参数，降低连接系统的功耗，支持功能更加强大的处理器连接。RS-YS-0588625核心控制板以其LQFP100设计理念，能够在保证最小硬件变化的前提下满足其功能需求。因此，有理由相信基于微型控制器能够提高系统的硬件功能。微型控制器主要控制吹风机中多个电路的通断，因此具有更高的控制效率。微型控制器主要用于为吹风机温度控制提供驱动，将RS-YS-0588625核心控制板中发出的控制信号与电路相连，将吹风机温度控制信号转换为控制当量，自动控制吹风机温度。

1.4温控开关

在微型控制器的基础上，设计温控开关。考虑到吹风机开关一般是由双金属温度控制器来进行控制的，双金属温度控制器主要是由双金属片和触点开关构成的，当吹风机温度升高，达到双金属片的感应温度后双金属片变形，触点会断开，达到温控的作用[4]。当吹风机处于关机状态时双金属温度控制器ST的两个触点为导通状态，当电吹风机通电后升至高温挡，电吹风机正常工作，当到达一个温度时双金属温度控制器的两个触点分离为断路状态，电吹飞机将停止加热进入保温状态，当其温度下降到一定温度后，双金属温度控制器的金属弹片重新成为导通状态，又可以继续加热[5]。

2吹风机温度控制系统软件设计

在基于环境温度传感的吹风机温度控制系统软件部分，设计基于环境温度传感的吹风机温度控制流程图，如图1所示。结合图1所示，针对图中四步主要流程的具体研究内容，如下文所述。

2.1采集吹风机温度控制数据

本次采用吹风机的3条生产线作为I/0点的信号分类，采集吹风机温度控制数据。线路1指的是吹风机的主线路，将其通信地址设置为0010；线路2指的是吹风机的副线路，将其通信地址设置为010101；线路3指的是吹风机的附属线，将其通信地址设置为10010100。采集设备端口数据，利用FSDE/SWFV指令分别读取3条线路的端口的I/0点数分布信息，并进行控制，再写入端口数据中，将吹风机的接线点设为I/0点，可以利用环境温度传感将吹风机温度控制视为自动化控制，通过采集数据促进控制数据传输工作的逐步优化。

2.2建立吹风机温度控制数据高级通信协议

本文通过环境温度传感建立吹风机温度控制数据高级通信协议，统一温度控制数据的传输机制，允许网络设备建立一个吹风机与通信设备之间的逻辑连接[6]。由于在建立控制数据高级通信协议时都会受到连接个数的限制，考虑到吹风机温度控制数据实时传输过程中，所需交换的信息量不大，通过高级通信协议只需要将主站采集的控制数据作为主令信号，将高级通信协议发送和采集的控制数据字节均控制在2个以下即可。本文通过将环境温度传感应用在控制数据传输过程中，实现控制数据传输的智能化调频功能。利用环境温度传感，将实时采集的吹风机温度控制数据发送至前端显示区域。这样一来，既能够保证系统的稳定运行，还能够通过高级通信协议中的调频通信模块对吹风机温度进行有效控制。测试吹风机运行中的电流、电压，根据电流、电压的具体变化情况，判断吹风机温度实时数据采集信号是否出现波动，采集数据信号中出现的波动幅度，调整变频参数，在线控制吹风机温度。一旦出现波动较大的情况，必须在高级通信协议中引进虚拟局域网VLAN，根据系统的通讯路径，控制吹风机温度数据采集信号。在此基础上，获取标签信息，保障吹风机温度控制数据传输中的高效性。根据建立的控制数据高级通信协议，不断调整数据传输速度确保系统控制数据传输功能的稳定运行。

2.3计算吹风机温度控制频率

根据传输得到的吹风机温度控制数据，计算吹风机温度控制频率。计算时首先给吹风机一个已知的温度最大范围数值，利用该数值，自动给出吹风机一个原始恒定的温度，待吹风机运行一段时间后，通过改变这一定值，计算相关当量控制吹风机温度的频率。设吹风机温度控制频率为W，可得公式（1）：公式（1）中，K指的是吹风机在实际运行过程中的比例系数；x指的是系统自动采样次数，为实数；f（x）指的是当系统第x次自动采样时与实际定量之间的偏差；j指的是控制误差比例系数。利用上述公式计算出吹风机温度控制频率，为控制吹风机温度提供数据支持。

2.4实时控制吹风机温度

得到吹风机温度控制频率后，利用计算机接口控制吹风机，通过映射出两个4位数的8进制数，最终获得在每个控制点位上的控制数据。再利用特定的变量数据对吹风机温度控制数据映射，形成区域性的映射。将吹风机温度控制数据转换为具体的参数控制，用户只需事先将规定的吹风机温度控制限制输入到系统当中，通过系统自动检测是否执行控制参数的改变。再利用计算机的端口状态存储控制数据及控制信息，并将其输入到相应的映射区域当中，通过在区域映射中对应的控制语义、词义等分析得出正确的控制结果，实时控制吹风机温度。至此，完成基于环境温度传感的吹风机温度控制系统设计。

3实例分析

3.1实验准备

构建实例分析，实验对象选择型号为HD03456，BT的吹风机，功率为1600kW，支持冷风功能，电源为220V/50Hz，额定转速控制在2500r/min，快干风嘴。首先，以本文系统控制吹风机温度，通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为实验组；再使用传统系统控制吹风机温度，通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为对照组。由此可见，本次实验主要内容为测试两种系统的控制波特率，控制波特率数值越高证明该系统的控制效率越高。通过10次对比实验，针对实验测得的控制波特率，记录实验数据。

3.2实验结果与分析

整理实验数据，如表1所示。通过表1可知，本文设计的控制系统在相同的测试时间中控制波特率明显高于对照组，对吹风机温度的控制效率更高。

4结束语

通过基于环境温度传感的吹风机温度控制系统设计研究，能够取得一定的研究成果，解决传统吹风机温度控制中存在的问题。本文设计系统具有现实意义，能够指导吹风机温度控制系统优化。在后期的发展中，应加大环境温度传感在吹风机温度控制中的应用力度。截止目前，国内外针对基于环境温度传感的吹风机温度控制系统研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对吹风机的优化设计提出深入研究，为提高吹风机综合性能提供参考。

参考文献：

[1]吴玉秀.基于环境温度传感的节水调节器设计研究[J].环境科学与管理，2018，43（06）：39-42.

[2]李新海.基于AT89552和DS18820的温度控制显示系统设计[J].电子世界，2018（3）：153-154.

[3]张毅博.小直流电机温度调速控制系统的设计———温度监控及电机速度控制[J].卷宗，2018，008（036）：210.

[4]王晓芳.基于PID控制的温度智能控制系统的设计[J].设备管理与维修，2020，465（03）：146-147.

[5]周子翔.基于模糊控制的工艺空调温湿度控制系统的设计[J].轻松学电脑，2018，001（001）：1-1.

[6]赵明.新一代戴森Supersonic吹风机正式[J].电器，2019（07）：55-55.

作者：岳俊豪 许言 单位：贵州师范大学