本發(fā)明涉及一種玻璃清潔器及其控制方法,特別是一種具有雙電源的玻璃清潔器及其控制方法。
背景技術(shù):
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,玻璃在高樓大廈中的使用面積越來越多。這帶來的最大問題便是玻璃清潔問題,人工清潔非常危險(xiǎn),為降低人工安全風(fēng)險(xiǎn),自動(dòng)化的玻璃清潔器應(yīng)運(yùn)而生。由于用于清潔玻璃外墻的玻璃清潔器不可能一邊插電一邊工作,因此,目前市面上各種外墻玻璃清潔器大多采用單一的電源供電方式,比如直接由市電充電的電池供電或者由太陽能直接供電。但對(duì)于大面積的清洗過程,這兩種供電方式都無法滿足玻璃清潔器的需要,一旦電源無法供電,玻璃清潔器將停留在高空玻璃上,無法自動(dòng)返回,需人工參與操作,這對(duì)于玻璃清潔器的自動(dòng)化是一個(gè)缺陷。因此,供電成為玻璃清潔器有待解決的重要問題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種具有雙電源的玻璃清潔器及其控制方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的無法滿足玻璃清潔器大面積清洗過程的需要。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種具有雙電源的玻璃清潔器,包括清洗器主控部件、行進(jìn)部件、清潔部件、供電部件;所述的供電部件包括主電源、主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路、主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊、備用電源、備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路、備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊、主控單片機(jī)、雙電源切換開關(guān)模塊,所述的主控單片機(jī)的輸入端口通過主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊分別連接主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路,主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路分別與主電源連接;所述的主控單片機(jī)的輸入端口還通過備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊分別連接備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路,備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路分別與備用電源連接;主控單片機(jī)的輸出端口與雙電源切換開關(guān)模塊的輸入端口連接,雙電源切換開關(guān)模塊的輸入端口還分別與主電源、備用電源連接,雙電源切換開關(guān)模塊的繼電器常閉觸點(diǎn)K1-2,K2-2分別與清洗器主控部件連接。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的主控單片機(jī)采用AT89C52單片機(jī)。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的主電源包括主電池,該主電池通過充電器與市電連接進(jìn)行充電;所述的備用電源包括備用電池,該備用電池通過太陽能充電模塊進(jìn)行充電。
本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的太陽能充電模塊包括太陽能電池板、太陽能充電控制電路和蓄電池,太陽能電池板通過太陽能充電控制電路與蓄電池連接;所述的太陽能電池板采用可折疊的柔性薄膜太陽能電池。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的主電源電壓檢測(cè)電路包括阻值相同的主電源分壓電阻RZ1、主電源分壓電阻RZ2,主電源分壓電阻RZ2的一端與主電源的正極連接,主電源分壓電阻RZ2的另一端與主電源分壓電阻RZ1連接,主電源分壓電阻RZ1接地;所述的主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊連接在主電源分壓電阻RZ1、主電源分壓電阻RZ2之間的電路上。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的備用電源電壓檢測(cè)電路包括阻值相同備用電源分壓電阻RB1、備用電源分壓電阻RB2,備用電源分壓電阻RB2的一端與備用電源的正極連接,備用電源分壓電阻RB2的另一端與備用電源分壓電阻RB1連接,備用電源分壓電阻RB1接地;所述的備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊連接在備用電源分壓電阻RB1、備用電源分壓電阻RB2之間的電路上。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的雙電源切換開關(guān)模塊包括限流電阻R1、限流電阻R2,開關(guān)三極管T1、開關(guān)三極管T2,繼電器K1、繼電器K2和穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2;
所述的開關(guān)三極管T1的基極經(jīng)電阻R1連接到主控單片機(jī)的第一輸出端口,開關(guān)三極管T1的發(fā)射極接地,開關(guān)三極管T1的集電極連接繼電器K1的線圈K1-1,繼電器K1的線圈K1-1接5伏電壓并與穩(wěn)壓二極管D1兩端連接;
所述的開關(guān)三極管T2的基極經(jīng)電阻R2連接到主控單片機(jī)的第二輸出端口,開關(guān)三極管T2的發(fā)射極接地,開關(guān)三極管T2的集電極連接繼電器K2的線圈K2-1,繼電器K2的線圈K2-1接5伏電壓并與穩(wěn)壓二極管D2兩端連接;
繼電器K1的常開觸點(diǎn)K1-3依次連接主電源、繼電器K2的常閉觸點(diǎn)K2-2后連接清洗器主控部件;繼電器K2的常開觸點(diǎn)K2-3依次連接備用電源、繼電器K1的常閉觸點(diǎn)K1-2后連接清洗器主控部件。
本發(fā)明的再進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的供電部件還包括有電源狀態(tài)顯示模塊、報(bào)警模塊,該電源狀態(tài)顯示模塊、報(bào)警模塊分別與主控單片機(jī)輸出端口連接。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案是:一種具有雙電源的玻璃清潔器的控制方法,該方法是通過主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);同時(shí)還通過備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);由主控單片機(jī)將采集得到的主電源和備用電源的放電電流電壓數(shù)值與設(shè)定的電流電壓閾值進(jìn)行對(duì)比,決定是否通過雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源,實(shí)現(xiàn)主電源與備用電源之間自動(dòng)切換。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的由主控單片機(jī)將采集得到的主電源和備用電源的放電電流電壓數(shù)值與設(shè)定的電流電壓閾值進(jìn)行對(duì)比,決定是否通過雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源的具體方法如下:
當(dāng)主電源的放電電壓或放電電流的數(shù)值正常時(shí),主控單片機(jī)的第一輸出端口輸出高電平,經(jīng)過限流電阻R1,控制開關(guān)三極管T1進(jìn)入飽和狀態(tài),開關(guān)三極管T1接通,繼電器K1的常開觸點(diǎn)K1-3閉合,主電源到清潔器主控部件的通路形成,主電源給清潔器主控部件供電;當(dāng)主電源的放電電壓或放電電流的數(shù)值不在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時(shí),主控單片機(jī)發(fā)出指令,主控單片機(jī)的第一輸出端口輸出低電平,第二輸出端口輸出高電平,經(jīng)過限流電阻R2,控制開關(guān)三極管T2進(jìn)入飽和狀態(tài),開關(guān)三極管T2接通,繼電器K2的常開觸點(diǎn)K2-3閉合,備用電源到清潔器主控部件的通路形成,備用電源給清潔器主控部件供電;當(dāng)主電源和備用電源和的放電電壓或放電電流的數(shù)值不在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時(shí),主控單片機(jī)發(fā)出指令,控制報(bào)警模塊通知用戶,同時(shí)通知清潔器主控組件控制玻璃清潔器停止工作,返回充電。
由于采用上述結(jié)構(gòu),本發(fā)明之具有雙電源的玻璃清潔器及其控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下有益效果:
1.可實(shí)現(xiàn)雙電源自動(dòng)切換:
由于本發(fā)明的供電部件包括主電源、主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路、備用電源、備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路、主控單片機(jī)、雙電源切換開關(guān)模塊等;使用時(shí),通過主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);同時(shí)還通過備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);由主控單片機(jī)將采集得到的主電源和備用電源的放電電流電壓數(shù)值與設(shè)定的電流電壓閾值進(jìn)行對(duì)比,決定是否通過雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源。因此,本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)雙電源的自動(dòng)切換。
2.可滿足玻璃清潔器大面積清洗過程的需要:
由于本發(fā)明的清潔器可實(shí)現(xiàn)雙電源自動(dòng)切換,當(dāng)主電源供電不足時(shí),主控單片機(jī)控制雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源,使玻璃清潔器繼續(xù)工作。當(dāng)主電源與備用電源的電量都進(jìn)入低于一定閾值的狀態(tài),不足以使得清潔器繼續(xù)運(yùn)行工作時(shí),主控單片機(jī)通過報(bào)警模塊通知用戶,同時(shí)通知清潔器主控組件控制玻璃清潔器返回充電。因此,本發(fā)明通過雙電源方式供電,確保玻璃清潔器的持續(xù)供電,可滿足玻璃清潔器大面積清洗過程的需要。
3. 清潔環(huán)保、智能化程度高:
由于本發(fā)明的備用電源采用太陽能供電方式,具有清潔環(huán)保的特點(diǎn)。同時(shí)本發(fā)明還采用主控單片機(jī)對(duì)電源的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,智能地管理電源的應(yīng)用過程,充分利用太陽能的同時(shí),保證玻璃清潔器的智能供電,其智能化程度較高。
4.可提高清潔玻璃的效率:
由于本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)雙電源自動(dòng)切換,當(dāng)主電源供電不足時(shí),應(yīng)用已經(jīng)充電的備用電池可以使得玻璃清潔器不會(huì)停止工作,且能及時(shí)返回。雙電源互為補(bǔ)充,有效保證了玻璃清潔器的正常工作,提高了清潔玻璃的效率,易于推廣使用。
下面,結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明之具有雙電源的玻璃清潔器及其控制方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。
附圖說明
圖1:實(shí)施例一所述本發(fā)明之具有雙電源的玻璃清潔器的結(jié)構(gòu)框圖,
圖2:實(shí)施例一所述太陽能充電器的組成框圖,
圖3:實(shí)施例一所述主電源電壓檢測(cè)電路的電路圖,
圖4:實(shí)施例一所述備用電源電壓檢測(cè)電路的電路圖,
圖5:實(shí)施例一所述雙電源切換開關(guān)模塊的電路圖,
圖6:實(shí)施例二中,采用雙電源切換開關(guān)模塊進(jìn)行雙電源切換的流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一:
一種具有雙電源的玻璃清潔器,包括清洗器主控部件、行進(jìn)部件、清潔部件、供電部件;所述的行進(jìn)部件主要由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承以及與轉(zhuǎn)動(dòng)軸承連接的驅(qū)動(dòng)輪子組成。
所述的供電部件包括主電源、主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路、主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊、備用電源、備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路、備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊、主控單片機(jī)、雙電源切換開關(guān)模塊、電源狀態(tài)顯示模塊、報(bào)警模塊;其中,
所述的主控單片機(jī)的輸入端口通過主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊分別連接主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路,主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路分別與主電源連接;所述的主控單片機(jī)的輸入端口還通過備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊分別連接備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路,備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路分別與備用電源連接;主控單片機(jī)的輸出端口與雙電源切換開關(guān)模塊的輸入端口連接,雙電源切換開關(guān)模塊的輸入端口還分別與主電源、備用電源連接,雙電源切換開關(guān)模塊的繼電器常閉觸點(diǎn)與清洗器主控部件連接,主控單片機(jī)與清洗器主控部件、電源狀態(tài)顯示模塊、報(bào)警模塊連接。
所述的主控單片機(jī)作為控制中心器件,選用通用的AT89C52單片機(jī)。
所述的主電源包括主電池,該主電池通過充電器與市電連接進(jìn)行充電;
所述的備用電源包括備用電池,該備用電池通過太陽能充電模塊進(jìn)行充電。所述的太陽能充電模塊包括太陽能電池板、太陽能充電控制電路和蓄電池,太陽能電池板覆蓋在玻璃清潔器的表面,該太陽能電池板通過太陽能充電控制電路與蓄電池連接;太陽能電池板實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的光伏轉(zhuǎn)換,然后通過充電控制電路進(jìn)行處理后,將電充到蓄電池上。太陽能電池板采用可折疊的柔性薄膜太陽能電池,當(dāng)機(jī)器充電或者開始工作前,可打開太陽能電池板,打開的太陽能電池板覆蓋在玻璃清潔器表面上,可以遮擋太陽光;當(dāng)機(jī)器停止工作時(shí),可以把電池板折疊起來,以便存放。
所述的太陽能充電控制電路,采用太陽能充電管理集成電路BQ24650,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和管理太陽能電池板對(duì)蓄電池的充電;該太陽能充電控制電路主要通過芯片UC3906和外圍電路組成,可有效防止電池的充放電中出現(xiàn)的浮充、反充和過充;
為了便于攜帶,所述的蓄電池選用鋰電池。
通過主控單片機(jī)控制放電過程中主電源和備用電源的欠壓放電和過流放電,可延長(zhǎng)電池的壽命。
所述的主電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源放電電流檢測(cè)電路均是在主電源或備用電源與負(fù)載的干路上串聯(lián)一個(gè)很小阻值的精密電阻,然后把精密電阻上的電壓通過主電源或備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換接到主控單片機(jī),根據(jù)I=U/R,可以計(jì)算出來精密電阻的通過的電流,也就是電源放電時(shí)的電流。
所述的主電源電壓檢測(cè)電路包括阻值相同的主電源分壓電阻RZ1、主電源分壓電阻RZ2,主電源分壓電阻RZ2的一端與主電源的正極連接,主電源分壓電阻RZ2的另一端與主電源分壓電阻RZ1連接,主電源分壓電阻RZ1接地;所述的主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊連接在主電源分壓電阻RZ1、主電源分壓電阻RZ2之間的電路上。
所述的備用電源電壓檢測(cè)電路包括阻值相同備用電源分壓電阻RB1、備用電源分壓電阻RB2,備用電源分壓電阻RB2的一端與備用電源的正極連接,備用電源分壓電阻RB2的另一端與備用電源分壓電阻RB1連接,備用電源分壓電阻RB1接地;所述的備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊連接在備用電源分壓電阻RB1、備用電源分壓電阻RB2之間的電路上。
在上述主電源電壓檢測(cè)電路中,設(shè)主電源的總電壓為U,所述RZ1上的電壓為U1,RZ2上的電壓為U2,把RZ1的電壓U1經(jīng)主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換連接到主控單片機(jī)的輸入端,再通過公式U=U1+(RZ2/ RZ1)U1計(jì)算得到所述主電源的總電壓。同理,可通過同樣的方法計(jì)算得到備用電源的總電壓。
所述的雙電源切換開關(guān)模塊包括限流電阻R1、限流電阻R2,開關(guān)三極管T1、開關(guān)三極管T2,繼電器K1、繼電器K2和穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2;
所述的開關(guān)三極管T1采用NPN型的開關(guān)三極管,該開關(guān)三極管T1的基極經(jīng)電阻R1連接到主控單片機(jī)的第一輸出端口P2.1,開關(guān)三極管T1的發(fā)射極接地,開關(guān)三極管T1的集電極連接繼電器K1的線圈K1-1,繼電器K1的線圈K1-1接5伏電壓并與穩(wěn)壓二極管D1兩端連接;
所述的開關(guān)三極管T2采用NPN型的開關(guān)三極管,該開關(guān)三極管T2的基極經(jīng)電阻R2連接到主控單片機(jī)的第二輸出端口P2.2,開關(guān)三極管T2的發(fā)射極接地,開關(guān)三極管T2的集電極連接繼電器K2的線圈K2-1,繼電器K2的線圈K2-1接5伏電壓并與穩(wěn)壓二極管D2兩端連接;
繼電器K1的常開觸點(diǎn)K1-3依次連接主電源、繼電器K2的常閉觸點(diǎn)K2-2后連接清洗器主控部件;繼電器K2的常開觸點(diǎn)K2-3依次連接備用電源、繼電器K1的常閉觸點(diǎn)K1-2后連接清洗器主控部件。所述的繼電器K1與繼電器K2形成互鎖,備用電源與主電源不會(huì)同時(shí)供電。主電源與備用電源均正常供電優(yōu)先采用主電源供電。
所述的電源狀態(tài)顯示模塊用于直觀的顯示當(dāng)前的電源狀態(tài),該電源狀態(tài)顯示模塊采用LCD1602字符型液晶顯示模塊,將主電源和備用電源的電流電壓以滾動(dòng)的方式在液晶顯示模塊上進(jìn)行顯示,使用者可以根據(jù)顯示的電流電壓值,對(duì)電源進(jìn)行更好的管理。
實(shí)施例二:
一種具有雙電源的玻璃清潔器的控制方法,該方法是通過主電源放電電流檢測(cè)電路、主電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該主電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過主電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);同時(shí)還通過備用電源放電電流檢測(cè)電路、備用電源電壓檢測(cè)電路分別檢測(cè)備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù),該備用電源的放電電流、放電電壓數(shù)據(jù)通過備用電源A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸至主控單片機(jī);由主控單片機(jī)將采集得到的主電源和備用電源的放電電流電壓數(shù)值與設(shè)定的電流電壓閾值進(jìn)行對(duì)比,決定是否通過雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源,實(shí)現(xiàn)主電源與備用電源之間自動(dòng)切換。
所述的由主控單片機(jī)將采集得到的主電源和備用電源的放電電流電壓數(shù)值與設(shè)定的電流電壓閾值進(jìn)行對(duì)比,決定是否通過雙電源切換開關(guān)模塊啟用備用電源的具體方法如下:
當(dāng)主電源的放電電壓或放電電流的數(shù)值正常時(shí),主控單片機(jī)的第一輸出端口輸出5V高電平,經(jīng)過限流電阻R1,控制開關(guān)三極管T1進(jìn)入飽和狀態(tài),開關(guān)三極管T1接通,繼電器K1的常開觸點(diǎn)K1-3閉合,主電源到清潔器主控部件的通路形成,主電源給清潔器主控部件供電;當(dāng)主電源的放電電壓或放電電流的數(shù)值不在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時(shí),主控單片機(jī)發(fā)出指令,主控單片機(jī)的第一輸出端口P2.1輸出低電平,第二輸出端口P2.2輸出高電平,經(jīng)過限流電阻R2,控制開關(guān)三極管T2進(jìn)入飽和狀態(tài),開關(guān)三極管T2接通,繼電器K2的常開觸點(diǎn)K2-3閉合,備用電源到清潔器主控部件的通路形成,備用電源給清潔器主控部件供電;當(dāng)主電源與備用電源的放電電壓或放電電流的數(shù)值都不在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)時(shí),主控單片機(jī)發(fā)出指令,控制報(bào)警模塊通知用戶,同時(shí)通知清潔器主控組件控制玻璃清潔器返回充電。