李思圓 佛山市高明區(qū)技工學(xué)校 廣東佛山 528531

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自潔外窗研究報(bào)告

李思圓 佛山市高明區(qū)技工學(xué)校 廣東佛山 528531

【文章摘要】

本項(xiàng)目通過自制的濕度傳感器讓單片機(jī)輸出信號(hào)來控制繼電器動(dòng)作，再由繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗玻璃功能，該裝置簡單實(shí)用，成本較低，集高效、節(jié)能、環(huán)保、智能、安全于一體，十分人性化。

【關(guān)鍵詞】

玻璃；機(jī)械機(jī)構(gòu)；自動(dòng)清洗

1　項(xiàng)目背景

在6月中旬某個(gè)星期六，在街上看到一“蜘蛛人”正在高空清潔高樓的玻璃外窗，高樓大廈都注重外表，尤其是星級(jí)酒店一年要清洗一兩次，這一行業(yè)就業(yè)前景相當(dāng)樂觀，利潤空間很大，而且樓層越高，工資就越高。但存在較大的安全隱患。北京市安監(jiān)局局長張家明說，“高空蜘蛛人絕對(duì)是一個(gè)高危工種，北京平均一年有40人在從事大樓清洗、空調(diào)安裝等高空作業(yè)時(shí)死亡。”清潔這一件小事關(guān)乎到性命安全。如果能解決自動(dòng)清洗高處的外窗，既可避免擦窗時(shí)可能帶來的種種意外，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全，還能節(jié)省時(shí)間和成本。于是萌生了創(chuàng)作全自動(dòng)擦洗外窗機(jī)的想法，開始了“自潔外窗”的制作。

圖1　“高空蜘蛛人”正在清洗大廈外窗

圖2　電路原理圖

表1　電路元件成本（元）

2　創(chuàng)作思路及制作原理

思考制作這個(gè)“自潔外窗”的思路，作為實(shí)物展示，考慮把機(jī)械部分和電氣部分以及實(shí)物外形相結(jié)合。一開始嘗試運(yùn)用直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)和單片機(jī)的知識(shí)來完成這個(gè)作品。利用太陽能板給廢舊的蓄電池充電，讓蓄電池給電路供電，下雨的時(shí)候，通過自制的濕度傳感器讓單片機(jī)輸出信號(hào)來控制繼電器工作，再由繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)玻璃外窗的清洗，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擦窗的功能。此裝置成本低，節(jié)省人力，且安全環(huán)保節(jié)能。用較低的成本，最大限度地利用了可再生資源（太陽能、雨水）來實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)擦窗的功能。

3　同類型設(shè)計(jì)查新

在比較同類發(fā)明制作后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)中也有擦窗機(jī)。一種是智能電動(dòng)擦窗機(jī)，它利用真空吸盤吸附玻璃擦窗，但時(shí)間長了吸盤的吸力下降，擦窗機(jī)會(huì)墜落造成設(shè)備損壞甚至砸到無辜路人，此類擦窗機(jī)還需要人手開啟才能工作，它不能真正實(shí)現(xiàn)無需人手的自動(dòng)化理念，且成本高；另一種是手動(dòng)的磁性玻璃擦，不僅浪費(fèi)人力效率低，還很容易夾到手和打碎玻璃，這種擦窗器已慢慢被社會(huì)淘汰。

4　電路原理

利用太陽能給廢舊的蓄電池充電，讓蓄電池給電路供電，下雨的時(shí)候，通過自制的濕度傳感器讓單片機(jī)輸出信號(hào)來控制繼電器工作，再由繼電器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗玻璃外窗功能，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擦外窗的功能。電路中還帶有一手動(dòng)定時(shí)開關(guān)，在不下雨時(shí)，對(duì)外窗進(jìn)行定時(shí)清洗，方便快捷。圖2為電路原理圖。

5　制作過程

該外窗清潔寶主要包括電氣部分和機(jī)械部分，為了能更好地完成工件，制作過程如下：

先負(fù)責(zé)電路設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試；進(jìn)行元器件的安裝；然后負(fù)責(zé)外窗工件的外形設(shè)計(jì)和加工、濕度傳感器的制作、機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合；最后撰寫研究報(bào)告。

6　元件購買與成本核算

原理圖上所采用的元器件，一部分是在老師的帶領(lǐng)下，我們到電子元件商店購買的；一部分通過網(wǎng)購，購買了單片機(jī)、直流電流機(jī)、絲桿等。電氣部分和機(jī)械部分加上其他耗材整個(gè)作品的成本大約300元左右。

7　制作意義和改進(jìn)措施

“自潔外窗”這個(gè)作品以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，借助單片機(jī)控制系統(tǒng)，產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作，智能化、高效、節(jié)能，簡單實(shí)用，適用于普通家庭、辦公室窗戶的玻璃窗清潔工作。對(duì)于高樓大廈等建筑的玻璃外窗，其價(jià)值體現(xiàn)得更明顯，既可避免擦窗時(shí)可能帶來的種種意外，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全，同時(shí)方便實(shí)用，操作性強(qiáng)。另外，它作為一款平面工作機(jī)，無弧度轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)，能保證有較大的擦拭面積，死角較小。但由于時(shí)間較倉促，制作方面仍有待完善，如可借助液晶顯示模塊，對(duì)工作時(shí)間進(jìn)行預(yù)先設(shè)定；或?qū)ΣＡУ牟潦盟俣冗M(jìn)行調(diào)節(jié)并顯示，方便使用者使用。