一種智能溫控艾灸盒設(shè)計(jì)

袁健 夏泉清

摘?要：設(shè)計(jì)了一種新型智能溫控艾灸盒，在傳統(tǒng)的艾灸盒上增加了溫度可視，通過調(diào)節(jié)艾柱高度控制溫度變化，具有良好的恒溫控溫效果，艾灸更能有效利用和實(shí)現(xiàn)單人可操作性。

關(guān)鍵詞：艾灸;自動(dòng)化;理療;設(shè)計(jì)

經(jīng)查閱，艾灸可有效預(yù)防感冒和支氣管炎疾病，增強(qiáng)免疫力等功效[1]，但是傳統(tǒng)的艾灸無法單人操作、溫度變化難以掌握，導(dǎo)致皮膚受熱不均或者過熱導(dǎo)致燙傷。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型智能艾灸盒，增加溫度可視和可調(diào)節(jié)的功能。

1?機(jī)械部分設(shè)計(jì)

溫控艾灸盒（圖1），包括上腔體和下腔體，上腔體為長方體，下腔體為四棱臺(tái)，外形尺寸：160mm×103mm×88mm。結(jié)構(gòu)主要包括：運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測溫機(jī)構(gòu)（圖2）。利用遙控裝置和溫度檢測來實(shí)現(xiàn)單人獨(dú)立操作、有效預(yù)防艾灸燙傷[2]。

1.艾灸柱外殼帽;2.艾灸柱外殼;3.上箱體外殼;4.通風(fēng)口蓋;5.下箱體外殼;6.灰槽

1.步進(jìn)電機(jī);2.艾灸柱外殼及齒條;3.彈簧;4.單片機(jī)控制板;5.小齒輪;6.電池;7.LED溫度顯示器;8.溫度感應(yīng)器

1.1?運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括步進(jìn)電機(jī)1、齒輪5和齒條2機(jī)構(gòu)。打開艾灸柱外殼裝入艾條后，將艾灸柱裝置裝入升降裝置。步進(jìn)電機(jī)通過電池提供動(dòng)力，帶動(dòng)齒輪5與艾灸柱外殼上的齒條2嚙合，使艾灸柱上下移動(dòng)。通過艾灸柱高度的變化，從而調(diào)節(jié)溫度，打開通風(fēng)口蓋，將艾灸盒放置于皮膚上。

1.2?執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括位于下箱體內(nèi)部的溫度感應(yīng)裝置[3]、遙控接收及自動(dòng)感應(yīng)的單片機(jī)[4]。利用遙控裝置設(shè)置溫度，通過單片機(jī)自動(dòng)控制艾灸柱升降，同時(shí)單片機(jī)控制板上包含遙控接收裝置，使用者可利用遙控板對(duì)艾柱的高度進(jìn)行自定義調(diào)節(jié)。

2?箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

艾灸盒外殼采用木質(zhì)隔熱材料，可保持艾灸盒內(nèi)的溫度。艾灸盒裝置相對(duì)兩面設(shè)置有可調(diào)節(jié)綁帶，用于將艾灸盒固定在身體的不同部位。艾灸盒下腔體裝置距底部10mm處安裝擋灰網(wǎng)抽屜，形成集灰腔，用于擋灰及收集灰塵。艾灸盒上下腔體通過磁鐵吸附。

艾灸盒上腔體內(nèi)有步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)、升降裝置、電池、感應(yīng)溫度顯示器，感應(yīng)溫度顯示器和升降裝置連接。

艾灸盒下腔體內(nèi)設(shè)置圓柱形結(jié)構(gòu)的艾灸柱外殼，內(nèi)部用于填裝艾柱;艾灸盒下腔體底部設(shè)置有可移動(dòng)式金屬擋灰網(wǎng);艾灸盒腔體內(nèi)設(shè)置有皮膚溫度感應(yīng)器。

3?控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要由電源、DS18B20溫度傳感器、STC89C51系列單片機(jī)、LCD1602溫度顯示器組成。

溫度傳感器感應(yīng)艾灸作用于皮膚上的溫度，STC89C51單片機(jī)控制溫度傳感器將溫度信息直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的溫度信息傳送給LCD1602溫度顯示器，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

環(huán)境溫度采集程序用來完成DS18B20溫度傳感器的初始化以及溫度轉(zhuǎn)換。通過遙控設(shè)備設(shè)定用戶的溫度期望值，STC89C51單片機(jī)對(duì)用戶輸入的溫度期望值和采集的環(huán)境溫度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出脈沖信號(hào)用于進(jìn)步電機(jī)M的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)動(dòng)量，DS18B20溫度傳感器對(duì)皮膚溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測將數(shù)據(jù)反饋到單片機(jī)。

4?設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

控溫良好。通過艾灸柱高度的變化，調(diào)節(jié)溫度;外殼使用木制隔熱材料，可以較好保持盒內(nèi)的溫度;防掉灰裝置可以避免灰塵落在身體表面上造成燙傷。

設(shè)計(jì)簡潔。整體分上下兩部分，制作成本低，模塊化設(shè)計(jì)，便于批量生產(chǎn)。

智能化。通過單片機(jī)、遙控器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制溫度，便于單人自主操作。

5?結(jié)語

通過對(duì)艾灸盒自動(dòng)化、可控制化來實(shí)現(xiàn)艾灸盒的單人自主操作。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了溫度感應(yīng)、遙控控制和自動(dòng)控溫，設(shè)計(jì)簡潔，制作成本低。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉毛妮，賈利勤.淺談新型艾灸樹在臨床中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代養(yǎng)生，2019（18）：133134.

[2]陳虹.預(yù)見性護(hù)理干預(yù)預(yù)防艾灸燙傷的有效性評(píng)價(jià)[J].蛇志，2019，31（03）：393394+431.

[3]張艷飛，曹正州.一種集成于系統(tǒng)芯片的低功耗溫度傳感器設(shè)計(jì)[J].電子與封裝，2020，20（11）：4348.

[4]宋若愚，余娟，丁國寧，高凌.基于STC89C52單片機(jī)的溫度記錄儀探析[J].軟件導(dǎo)刊，2013，12（03）：104105.

作者簡介：袁?。?968—?），男，漢族，碩士，鹽城工學(xué)院副教授，從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論;夏泉清，鹽城工學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生。