買文檔就送您 Q 號交流401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計 (論文 )題目： 家用智能 吸塵器 的設(shè)計 姓名： 班級： 指導(dǎo)老師： 完成日期 ： 2013 年 5 月 14 日 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 2 摘 要 隨著社會的進步和發(fā)展，人們的學習、工作越來越繁忙，于是怎樣更大程度地將人們從煩瑣的日常事 物中解脫出來，就成了新一代家電所追求的目標，而自動化正是這一目標的集中體現(xiàn)。 本文介紹的全自動吸塵器初步實現(xiàn)了無人情況下的自主工作方式。它自帶電源，利用了超聲波測距的原理，通過向前進方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對墻壁等進行判斷；通過以單片機為核心的控制器實現(xiàn)對超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；通過驅(qū)動器驅(qū)動兩步進電機，帶動驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)行走轉(zhuǎn)向等功能；通過紅外線熱釋電傳感器對人的活動進行檢測，減少人對吸塵器行走的影響。在吸塵器行走的同時， 由其自身攜帶的小型吸塵部件，對經(jīng)過的地面進行必要的吸塵清掃。 關(guān)鍵詞 : 步進電機 單片機 超聲波傳感器 電子羅盤買文檔就送您 Q 號交流401339828 或 11970985 目 錄 摘要 2 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 1 用吸塵器的原理 1 用吸塵器的分類 1 全自動吸塵器的研究目的與意義 2 全自動吸塵器的發(fā)展 3 第 2 章 全自動吸塵器控制部分設(shè)計 4 片機的結(jié)構(gòu)和性能 4 子羅盤的性能 6 2. 3 灰塵傳感器 的原理及性能 . 4 電量傳感器的原理及性能 . 5 障礙傳感器的探測方法 .聲波傳感器的原理及性能 10 外線熱釋電傳感器的原理及性能 11 個控制系統(tǒng)的組成及工作原理 12 第 3 章 全自動吸塵器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 2 自動吸塵器外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 自動吸塵器吸塵部位結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 自動吸塵器行走部位結(jié)構(gòu)設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 自動吸塵器主要參數(shù)計算 14 第 4 章 全自動吸塵器的技術(shù)經(jīng)濟分析 15 結(jié)論 16 致謝 17 參考文獻 18 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 1 第 1 章 緒 論 用吸塵器的原理 吸塵器是現(xiàn)代家庭中受到人們廣泛喜愛的清潔用具，傳統(tǒng)的用具清掃房間往往不能將家里的微細塵埃清掃干凈，塵埃總是從一處轉(zhuǎn)移到另一處，尤其是地毯窗簾等處的灰塵就更難以清除，利用吸塵器來做清潔工作就無此弊。吸塵器不但可以清潔地面，也 可以用來清潔一般的器具難以清潔的地方，如沙發(fā)，墻壁等。 吸塵器在工作時要經(jīng)過起塵、吸塵和濾塵三個階段。吸塵器一般包括吸塵器電機和風機（電機多為串激整流子電動機、風機是離心式風機）、機身、吸塵管（手持式吸塵器的機身和吸塵管常聯(lián)為一體）控制電路、濾塵器（袋）和吸塵附件。一般吸塵器的電機工作功率為 400積大一些的吸塵器的功率更高一些，而便攜式吸塵器的功率則一般為 250W 以下，吸塵器工作時靠電動機高速驅(qū)動風機葉輪旋轉(zhuǎn)，使空氣高速排出，而風機前端吸塵部分的空氣不斷地補充風機中的空氣，使吸塵器內(nèi)部產(chǎn)生 瞬時真空，和外界大氣壓形成負壓差；在此壓差的作用下，吸塵器吸入含灰塵的空氣，并經(jīng)濾塵器過濾，排出清凈的空氣。負壓差越大風量越大，則吸力也越大，而這時的電機工作功率也就越高。所以吸塵器也叫真空吸塵器。真空吸塵器由于應(yīng)用廣泛，特別是為了可以用于不同的場地和場所，需要配置不同規(guī)格的吸頭，這樣可分別用來清除地毯、衣物、沙發(fā)、各種物品及電子儀器上的塵屑，使用十分方便。當然，也有一些是專門設(shè)計或?qū)Ｓ眯臀鼔m器。 用吸塵器的分類 （ 1）立式：呈圓桶形或方形居多，分上、下兩部分，上部裝有電機，是動力部分 ，下部為集塵箱。 （ 2）臥式：長方形或車型狀，有前后兩部分，前部為集塵箱，后部為電機部分。 （ 3）便攜式，它一般有五種形式 1) 肩式：體積較小，使用時背在肩上，小功率輸出。 2) 桿式：形狀似桿，上端為把手，下端為吸嘴，小功率輸出。 3) 手提式：體積更小，可直接握在手中使用，小功率輸出通常用干或蓄電池做電源。 4) 微型式：多用電池供電，體積更小，多用于清潔衣物、儀器等，微功率。 5) 無繩式 : 吸塵器拖著長長的電線 , 極易糾纏不清。倘若是無繩式的吸塵器，則可買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 2 以避免上述情況的發(fā)生。 按功 能大致有以下種：干式干濕兩用式地毯式及打蠟吸塵式。干式吸塵器就是上面介紹的幾種吸塵器。干濕兩用式吸塵器具有與干式吸塵器相同的性能和用途，此外還能吸取肥皂之類的液體或多水性泡沫污物。地毯式主要用于地毯的清潔。打蠟式吸力較差，主要以打蠟為主。 （ 1）類吸塵器，額定電壓超過 42 伏，只有基本絕緣。 （ 2）類吸塵器，額定電壓超過 42 伏，全部為雙重絕緣，當基本絕緣破壞時，還有一層補充絕緣作用。 （ 3）類吸塵器，額定電壓低于 42 伏，避免了觸電危險。 全自動吸塵器的研究目的與意義 今 年來 ,隨著中國工業(yè)的快速發(fā)展 ,吸塵器的產(chǎn)銷量也大幅增加 ,在我國市場具有旺盛的生命力。隨著設(shè)會的進步和發(fā)展 ,人們的物質(zhì)和精神生活質(zhì)量的提高 ,迫切需要從繁重的清潔工作中解脫出來由此誕生了一種家用服務(wù)型吸塵機器人 ,它將移動機器人技術(shù)和吸塵技術(shù)有機地融合起來 ,實現(xiàn)家庭、賓館、寫字樓等室內(nèi)環(huán)境的半自動或全自動清潔 ,因此具有廣闊的市場前景。 目前在歐美日等發(fā)達國家 ,吸塵機器人開發(fā)較早 ,應(yīng)用范圍也較廣 ,近兩年來 ,已經(jīng)開發(fā)出多種面向市場的智能吸塵機器人。澳大利亞某公司研制出可自動行駛并打掃房間的型機器人這種全自動吸塵器 表面光滑 ,體積很小 ,呈圓形 ,內(nèi)置搜索雷達 ,可以搜索各種房間里的每一處 ,不會碰撞家具或其它障礙物。微處理小電腦使它具備在拐至屋角處能探測方向、選擇前進路線的能力。只要將全自動吸塵器放在地面上 ,它便可自動開始工作。其搜索雷達會探測出距離最近的墻壁 ,先順著墻壁把地板四周的灰塵及異物吸盡 ;然后再不規(guī)則地來回移動于房間的其它位置 ,并且能在接近障礙物之前迅速轉(zhuǎn)向。該吸塵機器人由于在主機的周圍 配備了障礙物傳感器 ,因此可以在檢測墻壁及障礙物的同時打掃地面 ;當打掃完可以行駛的場所后 ,機器人就自動關(guān)閉電源。不管房間的外 形及面積的大小、導(dǎo)航算法引導(dǎo)機器人在任何房間的所有無遮掩區(qū)域四處運動來進行清潔工作 ,因為機器人導(dǎo)航沿房間的周圍 ,所以它要創(chuàng)建自己的空間參考圖 ,機器人不需要任何編程 “ 教它應(yīng)該去哪里 ” 。該機器人操作簡單 ,僅有個按鈕 :開始、結(jié)束以及暫停 ,人們只要簡單地將它放置在需要清掃的區(qū)域或房間中 ,按下開始按鈕即可。 國內(nèi)目前也已開始有關(guān)的研究開發(fā)工作 ,特別是在移動機器人的運動規(guī)劃與控制方面買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 3 取得了一定的成就 ,為研究開發(fā)吸塵機器人奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。吸塵機器人作為服務(wù)機器人領(lǐng)域中的一個新產(chǎn)品 ,將使人們能在無人看守情況下輕松 地完成室內(nèi)環(huán)境的吸塵等清潔工作。因此 ,該吸塵機器人如能大批量生產(chǎn)使成本降低 ,以低價格進入市場 ,將會具有巨大的市場前景 ,有關(guān)資料也預(yù)測吸塵機器人是未來幾年需求量最大的是服務(wù)機器人。 自動吸塵器的發(fā)展前景 盡管目前國內(nèi)外在吸塵機器人研究開發(fā)方面已取得一定的成果 ,但成本過高和許多關(guān)鍵技術(shù)問題急待解決。 目前 ,價格過高是嚴重影響吸塵機器人打入家電市場的主要因素 ,為了大幅度降低其成本 ,必須開發(fā)智能傳感器、專用運動控制的數(shù)字處理芯片 ;其次 ,應(yīng)該看到藍牙技術(shù)在家電行業(yè)的應(yīng)用前景 ,通過采用藍牙技術(shù)將過高的數(shù)字處 理成本轉(zhuǎn)移到用戶的個人電腦上 ,則有望在短期內(nèi)將吸塵機器人的成本降低在千元左右。 未來的吸塵機器人將向自主式和人工智能化發(fā)展 ,因此必須結(jié)合現(xiàn)有的基于自適應(yīng)控制、預(yù)測控制、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等移動機器人運動規(guī)劃和控制技術(shù) ,研究對環(huán)境障礙物具有安全可靠的防碰撞功能的智能運動規(guī)劃與控制器及高效的傳感器融合算法 ,是在現(xiàn)實環(huán)境中實現(xiàn)具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性行為的機器人的關(guān)鍵。 電源技術(shù)是吸塵機器人研究工作的核心問題之一 ,除了為機器人運動、吸塵及控制電路提供能量外 ,還需優(yōu)化自動充電方案 ,保證機器人能及時進行充電 ,能夠自 動完成對指定環(huán)境的吸塵任務(wù)。在研究提高化學電池使用壽命、縮小體積的同時 ,一種新興的質(zhì)子交換膜燃料電池具有功率大、能量高、壽命長和體積小等優(yōu)點 ,為移動電源提供了一種合適的電源 ,目前 ,上海某大學燃料電池研究所在這方面進行著有益的嘗試。 隨著吸塵機器人關(guān)鍵技術(shù)和性能價格比的不斷提高或改進 ,相信在現(xiàn)有的軟硬件條件的基礎(chǔ)上 ,未來幾年內(nèi)就會推出價格適中的全自動吸塵機器人產(chǎn)品 ,進而使吸塵機器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進千家萬戶 ,為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來可觀的市場和經(jīng)濟效益。 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 4 第 2 章 全自動吸塵器控制部分設(shè)計 片機 的結(jié)構(gòu)和性能 全自動吸塵器的控制部分主要由單片機來完成，根據(jù)需要選用 列單片機中的8051 作為控制器對整個全自動吸塵器進行控制， 8051 是 單片機，內(nèi)含 4K 字節(jié)的 1主要特性： 8051 單片機是由 儲器、 I/O 接口等組成的微型計算機，它可以尋址 64K 字節(jié)的程序存儲器和 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器 8051 單片機是一種功能很強的 8 位微型機。如 圖 2 8051 單片機的外型。特征如下： 位 指令系統(tǒng) 位內(nèi)部 32 可編程 I/O 線 6 位定時器 /計數(shù)器 中斷源，兩個中斷優(yōu)先級 2管腳說明： 供電電壓。 地。 ： 為一個 8 位開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8電流。當 的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 ： 是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 緩沖器能接收輸出 4管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， 被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 程和校驗時， 作為第八位地址接收。 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 5 （ 圖 28051 單片機） ： 為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 緩沖器可接收，輸出 4 個電流，當 被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， 的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， 輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ： 管腳是 8 個內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 電流。當 寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， 將輸出電流（ 是由于上拉的緣故。 也可作為一些特殊功能口，如下所示： 行輸入口） 行輸出口） 部中斷 0） 部中斷 1） 0（記時器 0 外部輸入） 1（記時器 1 外部輸入） 部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 兩個機器周期的高電平時間。 訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 6 部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器 取值 期間，每個 機器周期兩次效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 號將不出現(xiàn)。 /持 高 電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000不管是否有內(nèi)部程序存儲器。當 /保持 低 電平時，此間 不訪問 內(nèi)部程序存儲器。 向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 自反向振蕩器的輸出。 3 振蕩器特性： 別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用 外部時鐘源驅(qū)動器件， 不接。 若 輸入內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 子羅盤的性能 全自動吸塵器的轉(zhuǎn)向需要電子羅盤進行指引，在轉(zhuǎn)向過程中電子羅盤能將檢測到的方向角以脈沖的方式發(fā)出，通過單片機進行判斷來完成預(yù)期的轉(zhuǎn)向目的。 全自動吸塵器選擇了可以不需要進行 A/D 轉(zhuǎn)換的 X 數(shù)字電子羅盤 作為導(dǎo)向工具引導(dǎo)它的轉(zhuǎn)向，完成它的行走吸塵等功能。 X 是美國 司以其電磁感應(yīng)設(shè)計專利技術(shù)設(shè)計的一種高精度低成本的 2 軸電子羅盤 (芯片 )。該芯片廣泛應(yīng)用于 輔助角位移測量、地面定向 天線自動伺服系統(tǒng)、機器人姿態(tài)傳感器及其它需要角度測量或指示的場合。該電子羅盤使用標準同步三線制串行總線作為數(shù)據(jù)接口，可以和 多種系列單片機接口使用。通過引腳可選擇輸出數(shù)據(jù)格式是二進制或十進制 (o，它的管角如圖 2 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 7 (圖 2子羅盤 ) 該 具有體積小等優(yōu)點，主要特性為 : ，二維水平應(yīng)用，功耗低、精度高等特點 ; 50; 體積 37 ; 眠時 3 0，精度 20，有校準模式控制端 ; 口電平 ; (摩托羅拉 式兼容 ); 進制可選 ; , Y 分量輸出可選。 塵傳感器的原理及性能 灰塵傳感器是用光學方法測量懸浮于氣相介質(zhì)或 者液相介質(zhì)中的微小微粒特性的傳感器裝置，具有光測技術(shù)非接觸式測量、不擾動被測對象等特點。 灰塵傳感器的特性 灰塵傳感器可以感知煙草產(chǎn)生的煙氣和花粉 ,房屋粉塵等 1 微米以上的微小粒子 . 體積小 ,重量輕 ,便于安裝 . 5V 的輸入電路 ,便于信號處理 . 內(nèi)藏氣流發(fā)生器 ,可以自行吸引外部大氣 . 灰塵傳感器保養(yǎng)簡單 ,可以長期保持傳感器的特性 . 灰塵傳感器的原理 微粒和分子在光的照射下會產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，與此同時，還吸收部分照射光的能量。當一束平行單色光入射到被測顆粒場時，會受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強將被衰減。如 此一來便可求得入射光通過待測濃度場的相對買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 8 衰減率。而相對衰減率的大小基本上能線性反應(yīng)待測場灰塵的相對濃度。光強的大小與經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號強弱成正比，通過測得電信號就可以求得相對衰減率。 灰塵傳感器的主要參數(shù) 1、光學原理，能夠探測 1 微米以上的粉塵粒子； 2、兩種輸出模式，解決不同靈敏度使用要求，潔凈環(huán)境 出高電平信號（ 4V）； 3、 5電； 4、探測粒子范圍：最大到 8000831上粒子）； 量傳感器的原理及性能 在代號圣斯爾 量傳感器中 ,將交直流電流電 壓功率頻率等電信號。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)控制或檢測 (監(jiān)測 )系統(tǒng)對電量隔離傳感器的要求也越來越高，特別是在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、檢測精度和功能方面。由于數(shù)字化產(chǎn)品不論其性能還是功能，如非線性校正和小信號處理方面，模擬產(chǎn)品是不可比擬的。因此，電量傳感器的數(shù)字化是一種必然趨勢。具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術(shù)漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應(yīng)運而生并在我國開始受到廣大電源設(shè)計者的青睞，本文主要介紹圣斯爾公司的電量傳感器。 電量傳感器解釋 一 計量器具 1 傳感器 感器 接作用于被測量，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量值輸出的器件。 2 上的電阻值，砝碼值，傳感器標簽上的輸出值。 8 額定輸入值 為了使計量器具規(guī)定的計量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的計量器具的輸入值或輸入范圍。 四 測量誤差 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 9 1 絕對誤差 測量結(jié)果與被測量的真值 (預(yù)期值、理想值 )之差。 2 相對誤差 測量的絕對誤差與被測量的真值之比。 3 誤差的絕對值 不考慮正負號的誤差值。 五 計量器具的誤差 1 基本誤差 (固有誤差 ) 計量器具在標準條件下所具有的誤差。 如：線性誤差、紋波、響應(yīng)時間、回程誤差等 。 2 附加誤差 (影響量誤差 ) 計量器具在非標準條件下所具有的誤差。 如：溫度影響、濕度影響、輔助電源影響、被測量頻率影響、被測量電壓影響、 被測量功率因數(shù)影響等原因產(chǎn)生的誤差。 3 引用誤差 計量器具的絕對誤差與其量程之比。 4 線性誤差 標準曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差。 5 回程誤差 在相同條件下，被測量值不變，計量器具行程方向不同其示值之差的絕對值。 6 量化誤差 被測量的實際階梯特性與理想特性的偏差。 六 值 1 有效值：瞬時值的平方在一周期內(nèi)的平均值的平方根。或曰 “均方根值 ”。 = p 2 平均值：瞬時值在半個周期內(nèi)的平均值。 = p 礙傳感器的探測方法 由于每一個超聲波探頭都有一定的指向性（即發(fā)射或接受的空間范圍），所以在測量時必然存在盲區(qū)（如圖 2）。因此，三對傳感器必然以一定的尺寸分布在吸塵器的前端，從而使傳感器測量的范圍包含整個吸塵器所必須經(jīng)過的空間，同時又避免探測死角（既使盲區(qū)落在須測量的范圍之外）。 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 10 聲波傳感器的原理及性能 全自動吸塵器對墻壁等障礙的判斷主要是通過超聲波傳感器來完成的，超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。 1. 超聲波發(fā)生器 為了研 究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途 也各有 不相同 的地方 。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器實際是利用壓電 晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成了超聲波接收裝置。 （圖 2聲波傳感器結(jié)構(gòu)）圖） 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 11 全自動吸塵器選用了壓電陶瓷式超聲波傳感器，在超聲波信號發(fā)射側(cè)使用 信號接受側(cè)使用 射信號側(cè)由 40通信電路、控制 驅(qū)動電路組成，接收信號側(cè)由 放大、比較和積分電路組成，圖 2超聲波傳感器的電路。超聲波傳感器為了容易反射聲波，對測定物體成直角安裝。 （圖 2超聲波傳感器電路圖） 傳感器的調(diào)整通過可變電阻變化震蕩頻率，所以使其發(fā)射器的諧振點一致，通過可變電阻還可以改變比較電壓，由此來調(diào)整敏感度。 外線熱釋電傳感器的原理及性能 熱釋電外線傳感器是 20 世紀 80 年代發(fā)展起來的一種新型高敏度探測元件，它以非接觸形式檢出人體輻射的紅外線或人射外線的能量變化，井將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，將這個電壓信號加以放大，便可以驅(qū)動各控制 電路 ,如用于 “ 電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自勁監(jiān)泌等。 ” 熱釋電紅外傳感器不僅適用于防盜報警場所，亦適于對人體傷害極為嚴重的商壓電及 x 射線、射線自動報警等。 熱釋電傳感器利用熱釋電效應(yīng)來檢測受光面的溫度升高 值 ，得知光的輻射弧度，工作在紅外波段內(nèi)。這種傳感器在常溫下工作穩(wěn)定可靠，使用簡單，時間響應(yīng)能到微秒級，已得到廣泛使用。 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)由地電極、壓環(huán)、環(huán)形電極、 簧等部分組成 . 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 12 全自動吸塵器為了能夠檢測人的活動，減少人對吸塵器工作的影響，采用了 種傳感器使用熱電元件， 收集從人體 10近發(fā)出的紅外線反應(yīng)，內(nèi)部具有 2 個紅外線傳感器，消除背景變化連接使用，為此，近人活動時反應(yīng)，能夠輸出。 感器，內(nèi)部裝好了放大器當然在需要時還可以在外接運算放大器，如圖 2示，用補加電阻就可以輸出，其共有 3 個管角，分別為信號、 全自動吸塵器中它以開關(guān)量的方式向單片機提供信號。 （圖 2釋電傳感器電路圖） 個控制系統(tǒng)的組成及工作原理 全自動吸塵器的整個控制系統(tǒng)，主要由 感器部分（超聲波傳感器、紅外線熱釋 電傳感器、電子羅盤）、微型機算計部分（單片機 8051）、等部分組成。 該全自動塵器利用了超聲波測距的原理（如圖 2示），通過向前進方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對障礙物進行判斷；通過以單片機為核心的控制器實現(xiàn)對超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；利用電子羅盤進行方向的判斷，通過驅(qū)動器驅(qū)器驅(qū)動動兩步進電機，帶動驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)避障。全自動吸塵器的紅外線傳感器能檢測 人 得存在，在檢測到人存在時會給單片機一個電信號，單片機控制吸塵器停止前進并同時控 制發(fā)聲器發(fā)出聲音，讓人能夠離開。功能全自動吸塵器實際上是一個行走機器人和吸塵器的組合體，吸塵器行走的同時，由其自身攜帶的小型吸塵部件，對經(jīng)過的地面進行必要的吸塵清掃。 單片機作為控制源產(chǎn)生脈沖信號，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，同時檢測超聲波傳感器與紅外買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 13 線傳感器的信號，數(shù)字羅盤的轉(zhuǎn)角信號同樣也輸出給單片機，由單片機完成信號的處理過程，可以說全自動吸塵器的控制系統(tǒng)是以單片機為核心的。 （圖 2制系統(tǒng)原理圖 ） 超聲波傳感器 接收端 發(fā)射端 單 片 機 自帶電源 發(fā)聲器 驅(qū)動器 左步進電機 驅(qū)動器 右步進電機 吸塵部件 電子羅盤 紅外傳感器 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 14 第 3 章 全自動吸塵器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 自動吸塵器主要參數(shù)計算 全自動吸塵器的驅(qū)動部分是由兩個四相步進電機以及相應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)組成的。步進電機帶動兩驅(qū)動輪（后輪），從而推動吸塵器運動。前輪不再采用傳統(tǒng)的雙輪結(jié)構(gòu)，而采用了應(yīng)用非常廣泛的萬向轉(zhuǎn)輪這既減小了結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，又提高了轉(zhuǎn)彎的靈活性（如圖 3 通過改變作用于步進電機的脈沖信號的頻率，可以對步 進電機實現(xiàn)較高精度的調(diào)速。同時在對兩電機分別施加相同或不同脈沖信號時，通過差速方式，可以方便的實現(xiàn)吸塵器前進、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退、調(diào)頭等功能。這一設(shè)計的最大優(yōu)點是吸塵器能夠在任意半徑下，以任意速度實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至當兩后輪相互反向運動時，實現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑（即繞軸中點原地施轉(zhuǎn)）。同時轉(zhuǎn)彎的速度可通過改變單片機的程序來調(diào)節(jié) 。 由于智能吸塵器是邊行走邊工作的，所以要求速度很低，一般要求 3m 右，這樣能夠保證全自動吸塵器行走平穩(wěn)，而且有很高的效率，設(shè)計車輪的直徑為 8 ( 圖 向結(jié)構(gòu)圖 ) 則由公式（ 3 1） U=C N （ 3 1） 式中 C 車輪的周長（ N 車輪的轉(zhuǎn)速（ r/ 左側(cè)步進電機 右側(cè)步進電機 自帶電源 萬向轉(zhuǎn)輪 驅(qū)動輪 驅(qū)動輪 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 15 N=U/C 12r/設(shè)計全自動吸塵器的質(zhì)量在 3 ;后車輪的的阻力矩由公式（ 3 2） T=f r （ 3 2） f滾動摩擦系數(shù)由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)表 11 K/T=3 4 =m T0=f r =3 m R ,由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)表 11取 . 根據(jù)供電電壓為 12V 選取步進電極電機 ,根據(jù)小功率電機手冊 ,選擇永磁式步進電機 ,其具體參數(shù)如下 :表 3 表格 3 步進電機的基本參數(shù) 型號 相數(shù) 額定電壓 (V) 電流（ A） 保持轉(zhuǎn)矩（ mN/ 步近角( ) 57 12V 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 16 第 4 章 全自動吸塵器的技術(shù)經(jīng)濟分析 全自動吸塵器作為一種家用電器 ,要想得到家庭用戶的認可和購買 ,必須價格低廉性能優(yōu)異 ,大規(guī)模投放市場后應(yīng)該能夠產(chǎn)生很高的經(jīng)濟效益。 全自動吸塵器的殼體主要材料是工程塑料，工程塑料在我們的日常生活中都能見到，它以強度高、質(zhì)量輕等特點，被廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)以及輕工業(yè)當中全自動吸塵器的殼體用注塑 成型，可以進行大規(guī)模生產(chǎn)，注塑技術(shù)發(fā)展，迅速技術(shù)先進而且成本低廉，所以全自動吸塵器的殼體部分經(jīng)濟適用。 全自動吸塵器的動力部分主要由電機構(gòu)成，在設(shè)計中以步進電機作為動力源，步進電機在機械傳動中應(yīng)用廣泛，它可以實現(xiàn)精確的位移，它的價格比普通的直流電機略高一些，但考慮到其優(yōu)越的性能，它作為動力源很合適，全自動吸塵器的風機電動機采用了鐵氧體永磁直流電動機，它的轉(zhuǎn)速很高，在小型吸塵器中經(jīng)常應(yīng)用，它的價格比較底在幾十元左右，而且很容易從一些電機生產(chǎn)廠家購進。 電路控制部分是吸塵器的關(guān)鍵，由 8051 單片機、電子羅盤、以 及傳感器構(gòu)成， 8051單片機以其高性能低成本，在家電控制領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛：吸塵器 的“導(dǎo)向儀” 一種利用電磁感應(yīng)原理設(shè)計的一種高精度低價位的導(dǎo)向工具，它常用在機器人等領(lǐng)域，而且體積很小，容易安裝在電路板上，選用它很合理；傳感器是吸塵器的眼睛和鼻子，在全自動吸塵器中安裝了紅外線熱釋電傳感器和超聲波傳感器，在很多自動設(shè)備中都能見到它們；整個控制系統(tǒng)還有許多電子元件，大多都是常用的，因此可以大大降低全自動吸塵器的成本。 綜上所述，全自動吸塵器的成本很低，它的銷售價格基本和現(xiàn)有家用普吸塵器接 近，并且可以大規(guī)模生產(chǎn)制造，進而全自動吸塵器能像普通家電產(chǎn)品樣走進千家戶，為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來可觀的市場和經(jīng)濟效益。 買文檔就送您 Q 號交流401339828或 11970985 17 結(jié)