自潔外窗研究報告

李思圓 佛山市高明區技工學校 廣東佛山 528531

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自潔外窗研究報告

李思圓 佛山市高明區技工學校 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帶動機械機構運動以實現自動清洗玻璃功能，該裝置簡單實用，成本較低，集高效、節能、環保、智能、安全于一體，十分人性化。

【關鍵詞】

玻璃；機械機構；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，這一行業就業前景相當樂觀，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、空調安裝等高空作業時死亡。”清潔這一件小事關乎到性命安全。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，保障生命和財產的安全，還能節省時間和成本。于是萌生了創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合。一開始嘗試運用直流電機正反轉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帶動機械機構實現玻璃外窗的清洗，最終實現自動擦窗的功能。此裝置成本低，節省人力，且安全環保節能。用較低的成本，最大限度地利用了可再生資源（太陽能、雨水）來實現了自動擦窗的功能。

3　同類型設計查新

在比較同類發明制作后發現，現實中也有擦窗機。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帶動機械機構實現自動清洗玻璃外窗功能，最終實現自動擦外窗的功能。電路中還帶有一手動定時開關，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：

先負責電路設計、焊接和調試；進行元器件的安裝；然后負責外窗工件的外形設計和加工、濕度傳感器的制作、機械結構的配合；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下，我們到電子元件商店購買的；一部分通過網購，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”這個作品以機械結構為主，借助單片機控制系統，產生機械動作，智能化、高效、節能，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，無弧度轉向設計，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，對工作時間進行預先設定；或對玻璃的擦拭速度進行調節并顯示，方便使用者使用。