我個人從事個護類電器的研發(fā)二十余年，客戶產(chǎn)品以出口為主，包括電吹風(fēng)、直發(fā)器、卷發(fā)棒等產(chǎn)品。近些年行情不好，成本競爭激烈，同質(zhì)化嚴(yán)重，大家都在尋找創(chuàng)新性設(shè)計和差異化賣點。經(jīng)過三年的探索現(xiàn)將我個人在電吹風(fēng)行業(yè)上曲折的探索分享給大家，僅作為技術(shù)交流。

電吹風(fēng)屬于個人護理家用電器領(lǐng)域，主要用于頭發(fā)干燥和整形，自從其被發(fā)明到目前為止已經(jīng)有一百多年時間。電吹風(fēng)由于其方便、快捷等優(yōu)勢在人們的日常生活中被應(yīng)用的越來越多，也越來越廣。隨著科技的發(fā)展和人們對品質(zhì)要求越來越高，電吹風(fēng)也是在不斷的革新和進步。從而誕生出眾多的知名品牌，諸如北美的HOT，雷明頓，康奈爾，英國戴森，日本飛利浦，松下，韓國UNIX，大宇，我們國內(nèi)的徠芬，追覓等。

電吹風(fēng)的技術(shù)革新到目前為止主要有兩點：

普通電吹風(fēng)到高速電吹風(fēng)，目前為止高速電吹風(fēng)的技術(shù)和供應(yīng)鏈已經(jīng)非常成熟，且主要配件高速電機的成本也大幅的下降，這為高速電吹風(fēng)的推廣和普及起到了至關(guān)重要的作用。

普通溫控到智能溫控，溫控的意義不單是要吹干頭發(fā)，還有塑形和保護發(fā)質(zhì)等功能。傳統(tǒng)電吹風(fēng)的溫控是在吹風(fēng)口處安裝一個NTC，通過控制板來控制出風(fēng)口溫度，但出風(fēng)口的溫度在使用過程中會因為出風(fēng)口距離頭發(fā)距離遠近的變化而存在非常大的差異。日本飛利浦和美國雷明頓等品牌用紅外測溫傳感器實現(xiàn)了固定距離的測溫，從而相對精準(zhǔn)的輸出風(fēng)溫。最近戴森推出的Supersonic采用了測距傳感器，根據(jù)吹風(fēng)機距離頭發(fā)位置的不同實時調(diào)節(jié)出風(fēng)口的溫度，這個體驗非常的實用。但是還是不能做精準(zhǔn)的體感溫度控制。

關(guān)于紅外測溫在電吹風(fēng)上的應(yīng)用，很早之前飛利浦和松下就已經(jīng)采用，用的是邁萊芯的MLX90614BBC，視場角35度。因為視場角還是比較大，所以在測溫效果上主要還是定性的測溫，定量測溫精準(zhǔn)度并不好，后面我們會講視場角的重要性。其實最好的效果是能直接控制吹到頭發(fā)或者皮膚上的溫度，這是最直接的體感溫度。針對不同人群或者不同的使用場景可以設(shè)定不同的溫度，一旦設(shè)定好溫度，不論怎么吹，距離遠近或者如何擺動都能保證體感溫度的相對準(zhǔn)確性?；谏鲜鲂Ч?，在開發(fā)過程中遇到了兩個嚴(yán)重的認知問題，后面會逐個講述。要達到變化距離吹發(fā)，獲得恒定溫度效果要解決兩個主要問題：

首先這種場景基本上確定要采用非接觸測溫方式

算法+發(fā)熱體配合的快速響應(yīng)

關(guān)于紅外測溫傳感器的選型，早期因為不了解這個傳感器的特性，走了很多彎路。早期(2021年)選的是額溫槍上用的模擬紅外傳感器，國內(nèi)外品牌諸如石冢、海曼、眾智、美思、曄映等都測試過。后期出現(xiàn)數(shù)字紅外測溫傳感器，又測試了邁萊芯、上海曄映、深圳谷德、北京芯創(chuàng)(品牌好像是領(lǐng)麥微)等諸多品牌。無論是早期還是后期發(fā)現(xiàn)用普通額溫槍那種傳感器很難測得準(zhǔn)，主要是因為視場角太大，隨著距離的變化即便是一個溫度相對固定的被測物，其輸出的溫度值變化也非常大。這種類型傳感器不適合做遠距離且測試過程中距離不斷變化的應(yīng)用場景，這是我們在開發(fā)時遇到的第一個嚴(yán)重的認知問題，因為不了解傳感器特性，選型錯誤，導(dǎo)致該方案做了大量測試，做了各種算法和魯棒性設(shè)計，效果仍然差強人意。后來發(fā)現(xiàn)視場角的重要性，普通大市場角的傳感器不適用于距離稍微遠一點且使用過程中距離不斷變化的場景。

視場角是如何影響我們使用過程中的效果的呢?首先我們看如下兩張圖，左側(cè)是視場角10度傳感器，右側(cè)是視場角35度。左側(cè)D是傳感器距離被測物距離，右側(cè)S是以圓形態(tài)的被測物的最小直徑，單位是cm。可以看到35度視場角傳感器在距離被測物20cm時，要求被測物的最小尺寸是12cm直徑的圓(10度視場角是直徑3.5cm的圓)，但是在使用時可能由于可能來回掃動吹風(fēng)，無法保證傳感器一直對著頭發(fā)或者皮膚。這是為什么要選擇小視場角傳感器的主要原因

10度視場角

35度視場角

小視場角適用于遠距離的測溫，一般是距離超過10cm，到100cm左右的場景。電吹風(fēng)應(yīng)用在使用過程中出風(fēng)口距頭發(fā)的距離大概在5-30cm，之前我們也做過定距的測溫方案，溫度精度在±3℃，做變化距離下測溫精度±3℃的挑戰(zhàn)還是非常大的。關(guān)于視場角這部分，選擇也有說法，首先是不少廠家規(guī)格書里的視場角和實際有一定的偏差，大部分是實際數(shù)據(jù)比規(guī)格書數(shù)據(jù)偏大。下圖是根據(jù)廠家提供的方法，傳感器正對恒溫發(fā)熱體測得數(shù)值最大為中心基點，左右移動，以幅值衰減到50%為視場角邊界，我們測試了3款標(biāo)注視場角FOV為10度的傳感器。實測數(shù)據(jù)如下：領(lǐng)麥微FOV≈8度，眾智FOV≈12度，曄映微≈13度。

藍色：領(lǐng)麥微 橘色：眾智 灰色：曄映微

測試視場角的過程中還發(fā)現(xiàn)了另外一個有趣的現(xiàn)象，下次有機會在和大家單獨分享。

其次，在視場角滿足的情況下還要看在我們使用的距離內(nèi)其精度一致性(我們暫且稱之為帶內(nèi)一致性)，舉例來說在5cm距離測試50℃的物體和在30cm距離測試50℃物體的誤差是多少。如果在兩個極限范圍內(nèi)測試通個物體的溫差很大，就無法滿足以上我們的設(shè)計要求。經(jīng)過實測，大部分品牌單點紅外傳感器的帶內(nèi)一致性不夠好。但是在其建議的固定距離也就是標(biāo)定距離點下的精度都還可以。

之前總覺得這個應(yīng)用比較簡單，就是個測溫，都已經(jīng)是數(shù)字接口的傳感器了，讀出數(shù)據(jù)就可以了，這是我們遇到的第二個嚴(yán)重的認知問題。我們的使用方式是將傳感器放在了電吹風(fēng)吹風(fēng)口正前方。

根據(jù)實測數(shù)據(jù)，電吹風(fēng)工作起來傳感器所處的環(huán)境溫度在40-60℃左右。工作環(huán)境可以說是比較惡劣的，而且紅外測溫傳感器的精度又和其工作環(huán)境密切相關(guān)，也和被測物所處的環(huán)境密切相關(guān)。對紅外傳感器特性了解不夠，起初手上又沒有專用的儀器設(shè)備，包括黑體，高低溫箱等，開發(fā)工作和思路不斷的被打斷、顛覆，后來買了黑體，熱成像儀等等設(shè)備，還是做不好。接著又向各個原廠發(fā)出請求，經(jīng)過三年的折騰，終于在領(lǐng)麥微這個品牌技術(shù)團隊的協(xié)助下在去年上半年完成整機開發(fā)和驗證測試，并在去年下半年完成了小批量、中試和大批量生產(chǎn)。在之前的研發(fā)過程中我們自己做了很多算法和測試工作，一直不得要領(lǐng)，做了很多工作卻沒有好的結(jié)果。后來和領(lǐng)麥微合作，我們提供了樣機，他們自己改造、測試、做算法，再提供樣機給我們，做接口聯(lián)調(diào)，才發(fā)現(xiàn)過去幾年我們做了多少無用功，再一次相信了術(shù)業(yè)有專攻的樸素道理。以下是領(lǐng)麥微給我們提供的資料，包括他們做了傳感器的設(shè)計應(yīng)用指導(dǎo)，包括結(jié)構(gòu)注意事項，接口驅(qū)動源代碼，庫含數(shù)文件使用方法;他們做了算法后的測試報告，包括各種模式和工況下數(shù)據(jù)、曲線;還有適配我們產(chǎn)品上mcu和使用場景的算法庫函數(shù)。定距離測溫做到了±1℃，關(guān)于測溫精度的驗證原廠也提供了一套自己的檢測系統(tǒng)，包括他們自己設(shè)計的工裝治具，專用軟件等。

測試報告

設(shè)計指導(dǎo)

庫函數(shù)

除了以上問題外，調(diào)試紅外測溫傳感器過程中無意中還幫我們檢測出之前電源設(shè)計的問題。紅外傳感器的供電是3-3.6V，超過這個范圍會有風(fēng)險，最還是電機不啟動時整個電路板和傳感器都是正常的，電機一啟動，傳感器就出現(xiàn)了異常。經(jīng)實測發(fā)現(xiàn)電機啟動后電源紋波在有幾百赫茲，交流峰值超過±500mV，且電壓電壓也漂移超過4V。這種情況之前也有，只不過mcu暫時沒有表現(xiàn)出異常，不過長時間工作狀態(tài)下也不好說會不會有問題?？傊局蛳录嫒莸睦砟?，順便也解決了一下電源的問題。

如有技術(shù)問題歡迎大家隨時交流

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