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】

本項目通過自制的濕度傳感器讓單片機輸出信號來控制繼電器動作，再由繼電器控制電機正反轉(zhuǎn)帶動機械機構(gòu)運動以實現(xiàn)自動清洗玻璃功能，該裝置簡單實用，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；機械機構(gòu)；自動清洗

1　項目背景

在6月中旬某個星期六，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，“高空蜘蛛人絕對是一個高危工種，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)時死亡?！鼻鍧嵾@一件小事關(guān)乎到性命安全。如果能解決自動清洗高處的外窗，既可避免擦窗時可能帶來的種種意外，保障生命和財產(chǎn)的安全，還能節(jié)省時間和成本。于是萌生了創(chuàng)作全自動擦洗外窗機的想法，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“自潔外窗”的思路，作為實物展示，考慮把機械部分和電氣部分以及實物外形相結(jié)合。一開始嘗試運用直流電機正反轉(zhuǎn)和單片機的知識來完成這個作品。利用太陽能板給廢舊的蓄電池充電，讓蓄電池給電路供電，下雨的時候，通過自制的濕度傳感器讓單片機輸出信號來控制繼電器工作，再由繼電器控制電機正反轉(zhuǎn)帶動機械機構(gòu)實現(xiàn)玻璃外窗的清洗，最終實現(xiàn)自動擦窗的功能。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）來實現(xiàn)了自動擦窗的功能。

3　同類型設(shè)計查新

在比較同類發(fā)明制作后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實中也有擦窗機。一種是智能電動擦窗機，它利用真空吸盤吸附玻璃擦窗，但時間長了吸盤的吸力下降，擦窗機會墜落造成設(shè)備損壞甚至砸到無辜路人，此類擦窗機還需要人手開啟才能工作，它不能真正實現(xiàn)無需人手的自動化理念，且成本高；另一種是手動的磁性玻璃擦，不僅浪費人力效率低，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，下雨的時候，通過自制的濕度傳感器讓單片機輸出信號來控制繼電器工作，再由繼電器控制電機正反轉(zhuǎn)帶動機械機構(gòu)實現(xiàn)自動清洗玻璃外窗功能，最終實現(xiàn)自動擦外窗的功能。電路中還帶有一手動定時開關(guān)，在不下雨時，對外窗進行定時清洗，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械部分，為了能更好地完成工件，制作過程如下：

先負責(zé)電路設(shè)計、焊接和調(diào)試；進行元器件的安裝；然后負責(zé)外窗工件的外形設(shè)計和加工、濕度傳感器的制作、機械結(jié)構(gòu)的配合；最后撰寫研究報告。

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、直流電流機、絲桿等。電氣部分和機械部分加上其他耗材整個作品的成本大約300元左右。

7　制作意義和改進措施

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