[發(fā)明專利]滑動式晾衣架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810532165.1
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108396526B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁強(qiáng);張秀峰;郝春洋
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號: D06F57/12
• 分類號: D06F57/12
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進(jìn)

1.一種滑動式晾衣架，其特征在于，包括晾曬架，其主要由底板、立板、上框架、第一組滑輪、第二組滑輪、第三組滑輪、第四組滑輪、第五組滑輪、第一組牽引繩、第二組牽引繩、滑動晾衣桿、平行導(dǎo)軌組成，所述的滑動晾衣桿包括橫桿、橫桿兩個(gè)端部的橫桿導(dǎo)軌掛鉤、位于橫桿上的舵機(jī)及位于舵機(jī)上的掛衣桿，該兩個(gè)橫桿導(dǎo)軌掛鉤鉤掛并沿著支架的兩個(gè)平行軌道滑行，所述的支架為兩根平行軌道組成，軌道的一個(gè)端部安裝在底板或立板，另一個(gè)端部安裝在第二組滑輪附近的所述上框架，每組牽引繩均為兩條，所述的底板與上框架相向設(shè)置，立板與逃生梯相向設(shè)置，在底板設(shè)置兩個(gè)相對的支撐柱，其間具有被固定在支撐柱之間的轉(zhuǎn)動軸，第一組滑輪套接在所述轉(zhuǎn)動軸上以能在電機(jī)的驅(qū)動下隨轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，第一組滑輪具有兩個(gè)牽引繩的凹槽以對第一組牽引繩的兩條牽引繩同步收放，靠近第一組滑輪且處于第一組滑輪上方的立板面或在第一組滑輪對應(yīng)的上框架的框架邊位置設(shè)置第二組滑輪，第一組牽引繩由第一組滑輪繞至第二組滑輪，在所述框架邊的相對框架邊或所述相對框架邊的下方設(shè)置第三組滑輪，第一組牽引繩由第二組滑輪繞至第三組滑輪，且兩條牽引繩經(jīng)第三組滑輪分別連接在滑動晾衣桿的兩個(gè)橫桿導(dǎo)軌掛鉤上；第四組滑輪套接在所述轉(zhuǎn)動軸上以能在電機(jī)的驅(qū)動下隨轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，第四組滑輪具有兩個(gè)牽引繩的凹槽以對第二組牽引繩的兩條牽引繩同步收放，在靠近第四組滑輪的立板面對應(yīng)設(shè)置第五組滑輪，第二組牽引繩由第四組滑輪繞至第五組滑輪，第二組的兩條牽引繩經(jīng)第五組滑輪分別連接在滑動晾衣桿的橫桿的兩個(gè)端部，所述第一組滑輪與第四組滑輪的牽引繩收放方向相反，在立板面的第五組滑輪的上方，豎直分布若干組滑輪，第二組牽引繩經(jīng)第五組滑輪，依次繞至該豎直分布的各組滑輪，再經(jīng)由其將第二組牽引繩的兩條牽引繩分別連接在滑動晾衣桿的橫桿的兩個(gè)端部；滑動晾衣桿的滑動方向是由第三組滑輪附近至第一組滑輪附近，并成下滑趨勢，下滑的趨勢下，上框架在該部分是封閉的，在回收衣服后擋雨；所述的滑動式晾衣架還包括用以監(jiān)測室外降雨的雨滴傳感器或用以監(jiān)測室外溫濕度的溫濕度傳感器或用以監(jiān)測霧霾天氣的PM2.5傳感器或用以監(jiān)測狂風(fēng)天氣的風(fēng)速傳感器，所述雨滴傳感器或溫濕度傳感器或PM2.5傳感器或風(fēng)速傳感器連接控制器，控制器與控制轉(zhuǎn)動軸正、反轉(zhuǎn)的電機(jī)連接，并于傳感器采集信息被計(jì)算超限而需要啟動電機(jī)使得橫桿被收回時(shí)啟動電機(jī)轉(zhuǎn)動；

滑動式晾衣架還包括用以判斷太陽入射方向的光敏傳感器，以使得舵機(jī)對太陽入射角度追蹤，4個(gè)光敏傳感器呈十字分布并安裝在一個(gè)圓盤上面，在圓盤的外面套上中空的圓柱罩，圓柱罩頂上有一個(gè)透光孔，每個(gè)光敏傳感器和它最近的那個(gè)光敏傳感器之間都保持有間隙，傳感器之間的間隙為6mm，圓柱罩的高度H=50mm，由圓柱罩頂端的透光孔入射的太陽光，由4個(gè)光敏傳感器檢測，對于光強(qiáng)度檢測值為最大的光敏傳感器所在位置，若可以判斷當(dāng)前光照強(qiáng)度為晴天的光照強(qiáng)度，則位置角度作為舵機(jī)的隨動轉(zhuǎn)動所到達(dá)的位置角度，對4個(gè)方向的光強(qiáng)進(jìn)行檢測，分為左右光強(qiáng)偏差檢測和上下光強(qiáng)偏差檢測，控制系統(tǒng)采集4路光敏傳感器的電壓值，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后存入相應(yīng)的變量內(nèi)，把每對光敏傳感器的電壓差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖周期信號，周期脈沖信號計(jì)算得到，脈沖周期信號PWM表示高低電平通斷時(shí)間，驅(qū)動舵機(jī)轉(zhuǎn)動，減小偏差，而后繼續(xù)采集信號，直到偏差范圍允許之內(nèi)時(shí)，光電跟蹤停止，達(dá)到定位追蹤的目的；

滑動式晾衣架還包括用以監(jiān)測滑動式晾衣桿所在位置的經(jīng)緯度的GPS，以在陰天進(jìn)行視日運(yùn)動軌跡追蹤，控制系統(tǒng)的時(shí)鐘芯片讀取即時(shí)時(shí)間，使用GPS數(shù)據(jù)及內(nèi)設(shè)函數(shù)計(jì)算出太陽角度，并控制舵機(jī)按計(jì)算出的軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)以追蹤太陽；

太陽光追蹤方式有兩種，一是光電檢測追蹤模式，通過對太陽光的即時(shí)檢測來進(jìn)行追蹤；另一種則是視日運(yùn)動軌跡追蹤模式，通過預(yù)先設(shè)定函數(shù)來計(jì)算太陽的方位，進(jìn)行固定轉(zhuǎn)動進(jìn)行追蹤；

光電檢測追蹤模式、視日運(yùn)動軌跡追蹤模式兩種追蹤模式被結(jié)合起來對太陽光進(jìn)行追蹤，晴天的時(shí)候，光照強(qiáng)度充足，使用光電檢測追蹤模式，光照強(qiáng)度不足，采用視日運(yùn)動軌跡追蹤模式；

舵機(jī)每個(gè)角度對應(yīng)不同的控制脈寬，假設(shè)舵機(jī)初始角度為0 °，當(dāng)給出脈寬為2500ms、周期為20ms的PWM控制信號時(shí)，舵機(jī)以400 °/s的速度旋轉(zhuǎn)至180 °，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.45 s，配置一次數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生脈寬為 2500ms、周期為20ms的PWM信號，舵機(jī)以最快轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)角度，現(xiàn)控制要求變?yōu)槎鏅C(jī)以60 °/s的速度由0 °轉(zhuǎn)至180 °，這時(shí)采用通用PWM信號發(fā)生器需要配置多次，每周期的PWM信號脈寬由 0 °對應(yīng)的500 ms線性變化至180 °對應(yīng)的2 500ms，具體算法如下：

設(shè)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)間為 t ，PWM控制信號周期 T 為20 ×10^-3秒，0～180 °對應(yīng)脈寬為0.5×10^-3~ 2.5 ×10^-3秒，初始角度為 α ，終止角度為β ，則：

需要產(chǎn)生的PWM周期數(shù) c = t/T

初始角度對應(yīng)脈寬：

終止角度對應(yīng)脈寬：

每周期PWM信號變化脈寬:，表示角度增加,表示角度減小；

以上、、的單位都是s，配置PWM信號發(fā)生器時(shí)需要轉(zhuǎn)換成TIMER的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，使用普通PWM信號發(fā)生器進(jìn)行舵機(jī)轉(zhuǎn)速控制時(shí)需要配置 c 次，舵機(jī)各項(xiàng)參數(shù)已知，舵機(jī)初始角度已鎖定，若舵機(jī)需轉(zhuǎn)動至某角度時(shí)，只需算出整個(gè)控制過程需要產(chǎn)生的PWM周期數(shù) c和每周期PWM信號變化脈寬即可；

光電檢測追蹤模式及舵機(jī)：

光電檢測追蹤模式

由光敏傳感器確定光照強(qiáng)度達(dá)到啟動整個(gè)系統(tǒng)的程度，然后再由檢測陰、晴天的光敏傳感器檢測光照強(qiáng)度，判斷是否達(dá)到啟動光電檢測追蹤模式的要求，若達(dá)要求，由傳感器即時(shí)感應(yīng)陽光入射方向，產(chǎn)生的電信號由運(yùn)算放大器放大后傳送給單片機(jī)，再由單片機(jī)控制舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來改變晾衣桿的朝向，來達(dá)到預(yù)定要求；

是由傳感器即時(shí)感應(yīng)陽光入射方向的系統(tǒng)，由4個(gè)光敏傳感器構(gòu)成，這4個(gè)光敏傳感器是按一定的分布安裝在一個(gè)圓盤上面的，在圓盤的外面套上的中空的圓柱罩做篩選接收陽光的用處，圓柱套頂上有一個(gè)透光孔；

圓柱的高度H，計(jì)算方式如下:假設(shè)太陽此時(shí)入射角度不是垂直，而是一個(gè)傾斜角，根據(jù)需要的傾斜角來計(jì)算出圓柱罩應(yīng)該的高度，在15分鐘內(nèi)，陽光在圓柱罩內(nèi)圓盤上移動的距離x不小于0.5個(gè)光敏傳感器的直徑，即2.5mm，但是也不超過1.5倍光敏傳感器直徑加6mm的間隙=13. 5mm；得出以下公式:

又因?yàn)?5分鐘太陽移動的角度幾乎為一個(gè)定值，即:太陽白天12小時(shí)移動180°，既1小時(shí)移動15°，所以15分鐘接近移動了4°，因此可知道36mmH 193mm；因此綜合考慮到圓柱不宜過高，且盡量避免在每15分鐘時(shí)恰好出現(xiàn)光柱移動到兩個(gè)傳感器之間的間隙中，取圓柱H=50mm；

視日運(yùn)動軌跡追蹤模式及舵機(jī)：

視日運(yùn)動軌跡追蹤模式

首先是由檢測光照強(qiáng)度的光敏半導(dǎo)體確定光照強(qiáng)度達(dá)到啟動整個(gè)系統(tǒng)的程度，然后再由檢測陰晴天的光敏傳感器檢測光照強(qiáng)度是否達(dá)到啟動光電檢測追蹤模式的要求，若是陰天，則轉(zhuǎn)為視日運(yùn)動軌跡追蹤模式，由單片機(jī)從時(shí)鐘芯片讀取即時(shí)時(shí)間，用內(nèi)設(shè)函數(shù)計(jì)算出太陽角度，控制舵機(jī)按計(jì)算出的軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)，追蹤太陽；

太陽的運(yùn)行軌跡是在一個(gè)立體層面上的，用兩個(gè)參數(shù)來表示:太陽高度角以及太陽方位角；太陽高度角:太陽高度角是指從太陽的中心直射到當(dāng)?shù)毓饩€與該地水平面夾角，其值在0°到90°之間變化，太陽剛出來和剛落下的時(shí)候算做0°，然后正午12點(diǎn)的時(shí)候，豎直的物體看不到影子的時(shí)候算做90°；太陽方位角:太陽方位角即太陽所在方位，指太陽光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角，看作為豎立于地面之上的直線在日光下陰影與正南面的夾角；方位角以正南方向?yàn)榱悖赡舷驏|為負(fù)，由南向西為正，如太陽在正東方，那么影子就是在正西方，方位角就為-90°，在正西方，影子就是在正東方，那么方位角就是90°；

在一年有365天，設(shè)對應(yīng)的區(qū)間在[0,π]，有日角:

取為年的日期序列，然后就可以把1月1號取做1, 12月31號取做365；

再使用下面的公式，用弧度來表示赤緯:

太陽時(shí)角取為W，用以下公式進(jìn)行計(jì)算:

W=真太陽時(shí)（小時(shí)）×15-180；

式中W單位為度，15表示每小時(shí)相當(dāng)于15°時(shí)角

真太陽時(shí)=北京時(shí)+（當(dāng)?shù)亟?jīng)度-120）×4÷60+時(shí)差

時(shí)差（弧度）=

時(shí)差（小時(shí)）=時(shí)差（弧度）×12÷π

設(shè)太陽高度角和方位角分別為和,地理緯度為D，有公式

通過GPS測量經(jīng)緯度數(shù)值，即時(shí)時(shí)間通過讀取時(shí)鐘芯片來獲得，任意時(shí)間的平太陽位置，角度值都可以獲得：

視日追蹤與舵機(jī)結(jié)合：

首先進(jìn)入太陽角度追蹤模式后，從時(shí)鐘芯片DS1302那里獲得當(dāng)前時(shí)間，從GPS模塊獲得當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度信息，再結(jié)合預(yù)設(shè)的公式，計(jì)算出此時(shí)的太陽高度角及方位角，將方位角通過計(jì)算轉(zhuǎn)換成驅(qū)動舵機(jī)相應(yīng)的脈沖周期信號，驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，而后繼續(xù)采集信號，直到達(dá)到指定的偏差區(qū)間內(nèi)時(shí)，追蹤停止，從而達(dá)到定位追蹤的目的，每15分鐘循環(huán)上述步驟。