家用智能吸塵器的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì) (論文 )題目： 家用智能 吸塵器 的設(shè)計(jì) 姓名： 班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 完成日期 ： 2013 年 5 月 14 日 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 2 摘 要 隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們的學(xué)習(xí)、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(biāo)，而自動(dòng)化正是這一目標(biāo)的集中體現(xiàn)。 本文介紹的全自動(dòng)吸塵器初步實(shí)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(cè)距的原理，通過向前進(jìn)方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對(duì)墻壁等進(jìn)行判斷；通過以單片機(jī)為核心的控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上加以判斷，選定相應(yīng)的控制策略；通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，從而實(shí)現(xiàn)行走轉(zhuǎn)向等功能；通過紅外線熱釋電傳感器對(duì)人的活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，減少人對(duì)吸塵器行走的影響。在吸塵器行走的同時(shí)， 由其自身攜帶的小型吸塵部件，對(duì)經(jīng)過的地面進(jìn)行必要的吸塵清掃。 關(guān)鍵詞 : 步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 超聲波傳感器 電子羅盤買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828 或 11970985 目 錄 摘要 2 錯(cuò)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(dòng)吸塵器的研究目的與意義 2 全自動(dòng)吸塵器的發(fā)展 3 第 2 章 全自動(dòng)吸塵器控制部分設(shè)計(jì) 4 片機(jī)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(cè)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(gè)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 12 第 3 章 全自動(dòng)吸塵器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 2 自動(dòng)吸塵器外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 自動(dòng)吸塵器吸塵部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 自動(dòng)吸塵器行走部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 自動(dòng)吸塵器主要參數(shù)計(jì)算 14 第 4 章 全自動(dòng)吸塵器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 15 結(jié)論 16 致謝 17 參考文獻(xiàn) 18 買文檔就送您 Q 號(hào)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(xì)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(shí)要經(jīng)過起塵、吸塵和濾塵三個(gè)階段。吸塵器一般包括吸塵器電機(jī)和風(fēng)機(jī)（電機(jī)多為串激整流子電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)是離心式風(fēng)機(jī)）、機(jī)身、吸塵管（手持式吸塵器的機(jī)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(jī)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(shí)靠電動(dòng)機(jī)高速驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，使空氣高速排出，而風(fēng)機(jī)前端吸塵部分的空氣不斷地補(bǔ)充風(fēng)機(jī)中的空氣，使吸塵器內(nèi)部產(chǎn)生 瞬時(shí)真空，和外界大氣壓形成負(fù)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(fù)壓差越大風(fēng)量越大，則吸力也越大，而這時(shí)的電機(jī)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(chǎng)地和場(chǎng)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(dāng)然，也有一些是專門設(shè)計(jì)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(jī)，是動(dòng)力部分 ，下部為集塵箱。 （ 2）臥式：長(zhǎng)方形或車型狀，有前后兩部分，前部為集塵箱，后部為電機(jī)部分。 （ 3）便攜式，它一般有五種形式 1) 肩式：體積較小，使用時(shí)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(zhǎng)長(zhǎng)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(hào)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(dāng)基本絕緣破壞時(shí)，還有一層補(bǔ)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(xiǎn)。 全自動(dòng)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(chǎng)具有旺盛的生命力。隨著設(shè)會(huì)的進(jìn)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(jī)器人 ,它將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸塵技術(shù)有機(jī)地融合起來 ,實(shí)現(xiàn)家庭、賓館、寫字樓等室內(nèi)環(huán)境的半自動(dòng)或全自動(dòng)清潔 ,因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。 目前在歐美日等發(fā)達(dá)國家 ,吸塵機(jī)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(chǎng)的智能吸塵機(jī)器人。澳大利亞某公司研制出可自動(dòng)行駛并打掃房間的型機(jī)器人這種全自動(dòng)吸塵器 表面光滑 ,體積很小 ,呈圓形 ,內(nèi)置搜索雷達(dá) ,可以搜索各種房間里的每一處 ,不會(huì)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(cè)方向、選擇前進(jìn)路線的能力。只要將全自動(dòng)吸塵器放在地面上 ,它便可自動(dòng)開始工作。其搜索雷達(dá)會(huì)探測(cè)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(dòng)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(jī)器人由于在主機(jī)的周圍 配備了障礙物傳感器 ,因此可以在檢測(cè)墻壁及障礙物的同時(shí)打掃地面 ;當(dāng)打掃完可以行駛的場(chǎng)所后 ,機(jī)器人就自動(dòng)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(jī)器人在任何房間的所有無遮掩區(qū)域四處運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行清潔工作 ,因?yàn)闄C(jī)器人導(dǎo)航沿房間的周圍 ,所以它要?jiǎng)?chuàng)建自己的空間參考圖 ,機(jī)器人不需要任何編程 “ 教它應(yīng)該去哪里 ” 。該機(jī)器人操作簡(jiǎn)單 ,僅有個(gè)按鈕 :開始、結(jié)束以及暫停 ,人們只要簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制方面買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 3 取得了一定的成就 ,為研究開發(fā)吸塵機(jī)器人奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。吸塵機(jī)器人作為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)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(jī)器人如能大批量生產(chǎn)使成本降低 ,以低價(jià)格進(jìn)入市場(chǎng) ,將會(huì)具有巨大的市場(chǎng)前景 ,有關(guān)資料也預(yù)測(cè)吸塵機(jī)器人是未來幾年需求量最大的是服務(wù)機(jī)器人。 自動(dòng)吸塵器的發(fā)展前景 盡管目前國內(nèi)外在吸塵機(jī)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(jià)格過高是嚴(yán)重影響吸塵機(jī)器人打入家電市場(chǎng)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(yùn)動(dòng)控制的數(shù)字處理芯片 ;其次 ,應(yīng)該看到藍(lán)牙技術(shù)在家電行業(yè)的應(yīng)用前景 ,通過采用藍(lán)牙技術(shù)將過高的數(shù)字處 理成本轉(zhuǎn)移到用戶的個(gè)人電腦上 ,則有望在短期內(nèi)將吸塵機(jī)器人的成本降低在千元左右。 未來的吸塵機(jī)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(cè)控制、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制技術(shù) ,研究對(duì)環(huán)境障礙物具有安全可靠的防碰撞功能的智能運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制器及高效的傳感器融合算法 ,是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)具有良好的自適應(yīng)性和魯棒性行為的機(jī)器人的關(guān)鍵。 電源技術(shù)是吸塵機(jī)器人研究工作的核心問題之一 ,除了為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、吸塵及控制電路提供能量外 ,還需優(yōu)化自動(dòng)充電方案 ,保證機(jī)器人能及時(shí)進(jìn)行充電 ,能夠自 動(dòng)完成對(duì)指定環(huán)境的吸塵任務(wù)。在研究提高化學(xué)電池使用壽命、縮小體積的同時(shí) ,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(zhǎng)和體積小等優(yōu)點(diǎn) ,為移動(dòng)電源提供了一種合適的電源 ,目前 ,上海某大學(xué)燃料電池研究所在這方面進(jìn)行著有益的嘗試。 隨著吸塵機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和性能價(jià)格比的不斷提高或改進(jìn) ,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(huì)推出價(jià)格適中的全自動(dòng)吸塵機(jī)器人產(chǎn)品 ,進(jìn)而使吸塵機(jī)器人能像普通家電產(chǎn)品一樣走進(jìn)千家萬戶 ,為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來可觀的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 4 第 2 章 全自動(dòng)吸塵器控制部分設(shè)計(jì) 片機(jī) 的結(jié)構(gòu)和性能 全自動(dòng)吸塵器的控制部分主要由單片機(jī)來完成，根據(jù)需要選用 列單片機(jī)中的8051 作為控制器對(duì)整個(gè)全自動(dòng)吸塵器進(jìn)行控制， 8051 是 單片機(jī)，內(nèi)含 4K 字節(jié)的 1主要特性： 8051 單片機(jī)是由 儲(chǔ)器、 I/O 接口等組成的微型計(jì)算機(jī)，它可以尋址 64K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器和 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 8051 單片機(jī)是一種功能很強(qiáng)的 8 位微型機(jī)。如 圖 2 8051 單片機(jī)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器 中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2管腳說明： 供電電壓。 地。 ： 為一個(gè) 8 位開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8電流。當(dāng) 的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 ： 是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 程和校驗(yàn)時(shí)， 作為第八位地址接收。 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 5 （ 圖 28051 單片機(jī)） ： 為一個(gè)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(gè)電流，當(dāng) 被寫 “1”時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， 輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ： 管腳是 8 個(gè)內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) 電流。當(dāng) 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(shí)器 0 外部輸入） 1（記時(shí)器 1 外部輸入） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(hào)交流401339828或 11970985 6 部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器 取值 期間，每個(gè) 機(jī)器周期兩次效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 號(hào)將不出現(xiàn)。 /持 高 電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) /保持 低 電平時(shí)，此間 不訪問 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， 不接。 若 輸入內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)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(dòng)吸塵器的轉(zhuǎn)向需要電子羅盤進(jìn)行指引，在轉(zhuǎn)向過程中電子羅盤能將檢測(cè)到的方向角以脈沖的方式發(fā)出，通過單片機(jī)進(jìn)行判斷來完成預(yù)期的轉(zhuǎn)向目的。 全自動(dòng)吸塵器選擇了可以不需要進(jìn)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(jì)專利技術(shù)設(shè)計(jì)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(cè)量、地面定向 天線自動(dòng)伺服系統(tǒng)、機(jī)器人姿態(tài)傳感器及其它需要角度測(cè)量或指示的場(chǎng)合。該電子羅盤使用標(biāo)準(zhǔn)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(jī)接口使用。通過引腳可選擇輸出數(shù)據(jù)格式是二進(jìn)制或十進(jìn)制 (o，它的管角如圖 2 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 7 (圖 2子羅盤 ) 該 具有體積小等優(yōu)點(diǎn)，主要特性為 : ，二維水平應(yīng)用，功耗低、精度高等特點(diǎn) ; 50; 體積 37 ; 眠時(shí) 3 0，精度 20，有校準(zhǔn)模式控制端 ; 口電平 ; (摩托羅拉 式兼容 ); 進(jìn)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(xué)方法測(cè)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(cè)技術(shù)非接觸式測(cè)量、不擾動(dòng)被測(cè)對(duì)象等特點(diǎn)。 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(hào)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(jiǎn)單 ,可以長(zhǎng)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(huì)產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，與此同時(shí)，還吸收部分照射光的能量。當(dāng)一束平行單色光入射到被測(cè)顆粒場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強(qiáng)將被衰減。如 此一來便可求得入射光通過待測(cè)濃度場(chǎng)的相對(duì)買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 8 衰減率。而相對(duì)衰減率的大小基本上能線性反應(yīng)待測(cè)場(chǎng)灰塵的相對(duì)濃度。光強(qiáng)的大小與經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)強(qiáng)弱成正比，通過測(cè)得電信號(hào)就可以求得相對(duì)衰減率。 灰塵傳感器的主要參數(shù) 1、光學(xué)原理，能夠探測(cè) 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(hào)（ 4V）； 3、 5電； 4、探測(cè)粒子范圍：最大到 8000831上粒子）； 量傳感器的原理及性能 在代號(hào)圣斯?fàn)?量傳感器中 ,將交直流電流電 壓功率頻率等電信號(hào)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)控制或檢測(cè) (監(jiān)測(cè) )系統(tǒng)對(duì)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(cè)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(hào)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(shì)。具有傳感檢測(cè)、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢(shì)，檢測(cè)電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國開始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞，本文主要介紹圣斯?fàn)柟镜碾娏總鞲衅鳌?電量傳感器解釋 一 計(jì)量器具 1 傳感器 感器 接作用于被測(cè)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(biāo)簽上的輸出值。 8 額定輸入值 為了使計(jì)量器具規(guī)定的計(jì)量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的計(jì)量器具的輸入值或輸入范圍。 四 測(cè)量誤差 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 9 1 絕對(duì)誤差 測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值 (預(yù)期值、理想值 )之差。 2 相對(duì)誤差 測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比。 3 誤差的絕對(duì)值 不考慮正負(fù)號(hào)的誤差值。 五 計(jì)量器具的誤差 1 基本誤差 (固有誤差 ) 計(jì)量器具在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。 如：線性誤差、紋波、響應(yīng)時(shí)間、回程誤差等 。 2 附加誤差 (影響量誤差 ) 計(jì)量器具在非標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量頻率影響、被測(cè)量電壓影響、 被測(cè)量功率因數(shù)影響等原因產(chǎn)生的誤差。 3 引用誤差 計(jì)量器具的絕對(duì)誤差與其量程之比。 4 線性誤差 標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量值不變，計(jì)量器具行程方向不同其示值之差的絕對(duì)值。 6 量化誤差 被測(cè)量的實(shí)際階梯特性與理想特性的偏差。 六 值 1 有效值：瞬時(shí)值的平方在一周期內(nèi)的平均值的平方根?；蛟?“均方根值 ”。 = p 2 平均值：瞬時(shí)值在半個(gè)周期內(nèi)的平均值。 = p 礙傳感器的探測(cè)方法 由于每一個(gè)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(cè)量時(shí)必然存在盲區(qū)（如圖 2）。因此，三對(duì)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(cè)量的范圍包含整個(gè)吸塵器所必須經(jīng)過的空間，同時(shí)又避免探測(cè)死角（既使盲區(qū)落在須測(cè)量的范圍之外）。 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 10 聲波傳感器的原理及性能 全自動(dòng)吸塵器對(duì)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(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)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(jì)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(jī)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(dòng)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(shí)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(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)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(hào)交流401339828或 11970985 11 全自動(dòng)吸塵器選用了壓電陶瓷式超聲波傳感器，在超聲波信號(hào)發(fā)射側(cè)使用 信號(hào)接受側(cè)使用 射信號(hào)側(cè)由 40通信電路、控制 驅(qū)動(dòng)電路組成，接收信號(hào)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(duì)測(cè)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(diǎn)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(jì) 80 年代發(fā)展起來的一種新型高敏度探測(cè)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(hào)輸出，將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可以驅(qū)動(dòng)各控制 電路 ,如用于 “ 電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自勁監(jiān)泌等。 ” 熱釋電紅外傳感器不僅適用于防盜報(bào)警場(chǎng)所，亦適于對(duì)人體傷害極為嚴(yán)重的商壓電及 x 射線、射線自動(dòng)報(bào)警等。 熱釋電傳感器利用熱釋電效應(yīng)來檢測(cè)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(jiǎn)單，時(shí)間響應(yīng)能到微秒級(jí)，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(hào)交流401339828或 11970985 12 全自動(dòng)吸塵器為了能夠檢測(cè)人的活動(dòng)，減少人對(duì)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(gè)紅外線傳感器，消除背景變化連接使用，為此，近人活動(dòng)時(shí)反應(yīng)，能夠輸出。 感器，內(nèi)部裝好了放大器當(dāng)然在需要時(shí)還可以在外接運(yùn)算放大器，如圖 2示，用補(bǔ)加電阻就可以輸出，其共有 3 個(gè)管角，分別為信號(hào)、 全自動(dòng)吸塵器中它以開關(guān)量的方式向單片機(jī)提供信號(hào)。 （圖 2釋電傳感器電路圖） 個(gè)控制系統(tǒng)的組成及工作原理 全自動(dòng)吸塵器的整個(gè)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(jī)算計(jì)部分（單片機(jī) 8051）、等部分組成。 該全自動(dòng)塵器利用了超聲波測(cè)距的原理（如圖 2示），通過向前進(jìn)方向發(fā)射超聲波脈沖，并接收相應(yīng)的返回聲波脈沖，對(duì)障礙物進(jìn)行判斷；通過以單片機(jī)為核心的控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲發(fā)射和接收的選通控制，并在處理返回脈沖信號(hào)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(jìn)行方向的判斷，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)器驅(qū)動(dòng)動(dòng)兩步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，從而實(shí)現(xiàn)避障。全自動(dòng)吸塵器的紅外線傳感器能檢測(cè) 人 得存在，在檢測(cè)到人存在時(shí)會(huì)給單片機(jī)一個(gè)電信號(hào)，單片機(jī)控制吸塵器停止前進(jìn)并同時(shí)控 制發(fā)聲器發(fā)出聲音，讓人能夠離開。功能全自動(dòng)吸塵器實(shí)際上是一個(gè)行走機(jī)器人和吸塵器的組合體，吸塵器行走的同時(shí)，由其自身攜帶的小型吸塵部件，對(duì)經(jīng)過的地面進(jìn)行必要的吸塵清掃。 單片機(jī)作為控制源產(chǎn)生脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)超聲波傳感器與紅外買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 13 線傳感器的信號(hào)，數(shù)字羅盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)同樣也輸出給單片機(jī)，由單片機(jī)完成信號(hào)的處理過程，可以說全自動(dòng)吸塵器的控制系統(tǒng)是以單片機(jī)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(jī) 自帶電源 發(fā)聲器 驅(qū)動(dòng)器 左步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器 右步進(jìn)電機(jī) 吸塵部件 電子羅盤 紅外傳感器 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 14 第 3 章 全自動(dòng)吸塵器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)吸塵器主要參數(shù)計(jì)算 全自動(dòng)吸塵器的驅(qū)動(dòng)部分是由兩個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)兩驅(qū)動(dòng)輪（后輪），從而推動(dòng)吸塵器運(yùn)動(dòng)。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(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)步 進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)較高精度的調(diào)速。同時(shí)在對(duì)兩電機(jī)分別施加相同或不同脈沖信號(hào)時(shí)，通過差速方式，可以方便的實(shí)現(xiàn)吸塵器前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退、調(diào)頭等功能。這一設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是吸塵器能夠在任意半徑下，以任意速度實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，甚至當(dāng)兩后輪相互反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑（即繞軸中點(diǎn)原地施轉(zhuǎn)）。同時(shí)轉(zhuǎn)彎的速度可通過改變單片機(jī)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(dòng)吸塵器行走平穩(wěn)，而且有很高的效率，設(shè)計(jì)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(zhǎng)（ N 車輪的轉(zhuǎn)速（ r/ 左側(cè)步進(jìn)電機(jī) 右側(cè)步進(jìn)電機(jī) 自帶電源 萬向轉(zhuǎn)輪 驅(qū)動(dòng)輪 驅(qū)動(dòng)輪 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 15 N=U/C 12r/設(shè)計(jì)全自動(dòng)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(dòng)摩擦系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 11 K/T=3 4 =m T0=f r =3 m R ,由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 11取 . 根據(jù)供電電壓為 12V 選取步進(jìn)電極電機(jī) ,根據(jù)小功率電機(jī)手冊(cè) ,選擇永磁式步進(jìn)電機(jī) ,其具體參數(shù)如下 :表 3 表格 3 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù) 型號(hào) 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(hào)交流401339828或 11970985 16 第 4 章 全自動(dòng)吸塵器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 全自動(dòng)吸塵器作為一種家用電器 ,要想得到家庭用戶的認(rèn)可和購買 ,必須價(jià)格低廉性能優(yōu)異 ,大規(guī)模投放市場(chǎng)后應(yīng)該能夠產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。 全自動(dòng)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(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)以及輕工業(yè)當(dāng)中全自動(dòng)吸塵器的殼體用注塑 成型，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，注塑技術(shù)發(fā)展，迅速技術(shù)先進(jìn)而且成本低廉，所以全自動(dòng)吸塵器的殼體部分經(jīng)濟(jì)適用。 全自動(dòng)吸塵器的動(dòng)力部分主要由電機(jī)構(gòu)成，在設(shè)計(jì)中以步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，步進(jìn)電機(jī)在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛，它可以實(shí)現(xiàn)精確的位移，它的價(jià)格比普通的直流電機(jī)略高一些，但考慮到其優(yōu)越的性能，它作為動(dòng)力源很合適，全自動(dòng)吸塵器的風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用了鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)速很高，在小型吸塵器中經(jīng)常應(yīng)用，它的價(jià)格比較底在幾十元左右，而且很容易從一些電機(jī)生產(chǎn)廠家購進(jìn)。 電路控制部分是吸塵器的關(guān)鍵，由 8051 單片機(jī)、電子羅盤、以 及傳感器構(gòu)成， 8051單片機(jī)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(jì)的一種高精度低價(jià)位的導(dǎo)向工具，它常用在機(jī)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(dòng)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(dòng)設(shè)備中都能見到它們；整個(gè)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(dòng)吸塵器的成本。 綜上所述，全自動(dòng)吸塵器的成本很低，它的銷售價(jià)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(jìn)而全自動(dòng)吸塵器能像普通家電產(chǎn)品樣走進(jìn)千家戶，為這一高新技術(shù)產(chǎn)品帶來可觀的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。 買文檔就送您 Q 號(hào)交流401339828或 11970985 17 結(jié)