共享模式下的紫外線手機清潔器的設計與應用

嚴森泉 藍梓涵 葉金虎 賴開發 余慧淞

摘要：文章基于ARM處理器設計開發一種共享模式下全自動手機清潔器，該裝置能利用清潔噴霧劑實現對手機表面和孔內的灰塵自動清潔，同時利用紫外線進行殺菌，并開發相關的控制程序，通過掃碼支付的方式實現共享投放使用，使用過程方便安全，有效解決“手機衛生安全問題”。

關鍵詞：紫外線;手機清潔器;ARM處理器;結構設計

隨著信息化時代的蓬勃發展，手機作為便捷式電子移動設備已經成為了世界上大部分人生活必不可少的一部分。在日常生活當中無論是在室內還是室外，甚至在餐桌、枕邊、廁所等等，都能看到手機身影。由于手機的頻繁使用，就伴隨著一個很嚴重的的問題“手機衛生問題”。有調查顯示手機每平方厘米就駐扎了12萬個細菌，按照這樣推算，整手機起碼有上百萬個細菌，這個數字足以令馬桶坐墊上的細菌隊伍汗顏。由于特殊的環境與特殊的待遇，手機已經成為了大量細菌的繁殖基地。在人均1-2臺手機的今天，手機清潔需求量大，未來，手機清潔就像我們每天洗臉刷牙一樣，成為每天的日常需求。

目前人們大多在使用手機的時候，都不會太注意手機本身的清潔，只是通過紙巾把那些肉眼直接可以看見的污漬擦干凈，但是清潔起來比較麻煩，手機的那些充電口和耳機孔這些地方都不方便清理，同時手機上的細菌也無法殺滅，但是長時間不清理的話又會影響手機的正常使用，紫外線燈輻照殺菌是醫院病房、治療室、檢驗室常用消毒方法，故而設計一種紫外線手機清潔器來解決上述所提出的問題。

1. 紫外線手機清潔器設計方案

1.1 設備機構設計

1. 支撐腳 2、清潔箱 3、軸承 4、電機箱 5、伺服電機 6、絲桿 7、承接塊 8、吹風機

9、限位板 10、拉桿 11、拉環 12、彈簧 13、連接板 14、電動伸縮桿 15、連接柱

為了能實現自動清潔手機以及對手機殺菌的目的，清潔器底部設計兩個的支撐腳用來放置清潔箱，在清潔箱兩側安裝軸承，用來安裝絲桿以及電機，在絲桿的聯接螺母上固定有小型吹風機，所述清潔箱的左右兩側內壁均固定安裝有限位板，所述限位板的內部活動安裝有拉桿，兩個所述拉桿相背的一側均固定安裝有拉環，所述拉桿的外側套裝有彈簧，兩個所述拉桿相對的一側均固定連接有連接板，所述清潔箱的后側固定連接有電動伸縮桿，所述電動伸縮桿的前側固定連接有連接柱，所述連接柱的前側固定連接有清潔海綿。

在使用時手動將手機卡合至兩個連接板之間使手機與清潔海綿貼合，橡膠墊起到一個增大摩擦力和防止擦傷手機漆面的效果，使夾持更穩定，啟動電動伸縮桿，從而帶動連接柱和清潔海綿開始上下移動，清潔海綿開始清洗手機上面的灰塵，再次啟動伺服電機，伺服電機輸出軸的旋轉帶動絲桿隨之旋轉，承接塊和小型吹風機開始左右移動，使手機下方的孔都能被吹到，通過小型吹風機將手機孔內的灰塵吹出，當手機一面的灰塵被清潔干凈時同理清洗另一面，使用起來簡單方便，清潔干凈且省時省力。

在清潔箱壁上安裝有紫外線殺菌燈，在清潔灰塵及污跡的同時進行360度的殺菌。

紫外線手機清潔器所使用的雙重紫外線燈泡是屬于一種低壓汞燈，和普通日光燈一樣，利用低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激發后發射紫外線，從而達到殺菌效果。醫學研究發現，目前為止，利用紫外線殺菌，效果仍然是最佳，主要能殺死的細菌主要有大腸桿菌、流感病毒、肉毒桿菌、鏈球菌、H1N1病毒等單細胞微生物。

1.2 控制方案設計

采用ARM處理器對紫外線燈、清潔劑霧化器、電機、風機進行智能控制，同時與服務器進行通訊及數據交互，整個過程，每個模塊之間時間自動控制，具體的控制流程如圖2：

2. 工作流程

本文所設計的共享模式下的手機清潔器工作流程如圖3所示，使用者只需掃碼，將手機放進清潔箱，清潔器將使用夾具夾緊手機并送進清潔消毒區，進行360度全方位的清潔殺菌。

3. 全自動紫外線手機清潔器的特點

1） 通過對清潔器進行結構設計，該設備結構簡單、成本較低、維護便捷，不僅實現對手機灰塵以及污跡的清潔，把附著在手機表面上的雜質清理掉，進行紫外線消毒殺菌處理，實現清潔殺菌雙重保證，大大減少了細菌的滋生。

2）可以在短時間內對手機采用360旋轉式、全方位消毒殺菌，基本無死角，完成清潔后除能夠減少手機的污漬、細菌對健康生活的影響外，還能手機在經過清潔后，外觀將會煥然一新，可以延長手機的使用周期，減少不必要的資源浪費，節能環保。。

3）基于互聯網平臺的共享、共用模式。尤其是智能終端的迅速普及使得海量的供給方與需求方得以迅速建立聯系，后臺數據采用統計圖的方式來呈現數據，通過服務器可以實現對設備進行監管。

4. 結論

本文主要基于ARM處理器開發設計了共享模式下的全自動紫外線手機清潔器，經過實際試驗證明本次設計的手機清潔器能夠很好的實現預期所期望的結果，經過清潔噴霧劑以及清洗海綿對手機表面清潔和紫外線的雙重作用，不僅實現了對手機的清洗殺菌作用，而且也在一定程度上延長了手機的使用壽命以及使用體驗，大大降低了疾病的發生以及傳播，從而保護了人類的健康。

此外，該手機清潔器的設計簡單，不占用太多的空間且操作簡便，有很強的的適用性、實用性，設計開發的控制程序，能在自助共享的模式下進行智能清洗，有效實現物品的清洗及消毒，后期可為蔬菜、水果、水產品及其他小物件降解農藥殘留物及污漬清洗機等其他應用的設計提供一種參考。

參考文獻：

[1] 朱天濤，宮小勇，賈玉鵬.紫外線滅菌技術.赤峰學院學報（自然科學版），2008（03）.

[2] 彭思旭，劉征，張艷玲. 牙刷消毒清潔盒體設計.科技風，2017（4）

[3] 王萍，王麗，馬劍，紫外線燈清潔器的設計與應用，護理學雜志，2010（25）

[4] 劉偉. 設備維護共享模式探討. 機電信息，2020（11）

基金項目名稱：*2020年廣東省科技創新戰略專項資金資助項目;云浮市2020年省科技專項資金（“大專項+任務清單”）項目（2020040404）