一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，主要由水平檢測(cè)模塊(1)、微控制器模塊(2)、升降調(diào)節(jié)模塊(3)組成。其中，水平檢測(cè)模塊(1)主要由角度傳感器(4)和AD轉(zhuǎn)換電路(5)組成；升降調(diào)節(jié)模塊(3)主要由驅(qū)動(dòng)電路(6)、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)(7)、四個(gè)支撐裝置(8)、四個(gè)螺紋托架(9)組成。本實(shí)用新型通過水平檢測(cè)模塊(1)檢測(cè)家電放置平面相對(duì)于水平面的傾斜狀況，由微控制器模塊(2)對(duì)水平檢測(cè)模塊(1)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，控制升降調(diào)節(jié)模塊(3)調(diào)節(jié)家電底座的水平。本實(shí)用新型不需人工操作，簡(jiǎn)單便捷，且精度高，適用范圍廣，能適應(yīng)不同環(huán)境的地面。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座。 一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，家用電器越來越普及，很多大型家電由于放置不平，產(chǎn)生很多噪聲，例如洗 衣機(jī)和冰箱經(jīng)常由于沒有放平而發(fā)出嗡嗡聲。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式主要依靠人眼觀察以及手動(dòng) 調(diào)節(jié)，存在著操作不便和精度不夠等問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型目的在于克服傳統(tǒng)調(diào)節(jié)水平精度不夠，操作復(fù)雜等困難，提供一種簡(jiǎn) 單實(shí)用的具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的調(diào)節(jié)裝置。該裝置監(jiān)測(cè)家電放置平面相對(duì)與水平面的傾 斜狀況，通過控制步進(jìn)電機(jī)，調(diào)節(jié)底座高度，實(shí)現(xiàn)家電水平放置。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0005] -種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，主要由水平檢測(cè)模塊（1)、微控制器模塊 (2)、升降調(diào)節(jié)模塊（3)組成，其中，水平檢測(cè)模塊（1)主要由角度傳感器（4)和AD轉(zhuǎn)換電 路（5)組成，其特征在于，升降調(diào)節(jié)模塊⑶主要由驅(qū)動(dòng)電路（6)、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)、四個(gè) 支撐裝置（8)、四個(gè)螺紋托架（9)組成。
[0006] 所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，支撐裝置（8)的外 形呈工字形狀，主要由一個(gè)銷子（10)、若干滾珠（11)、轉(zhuǎn)軸（12)組成。
[0007] 所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，步進(jìn)電機(jī)（7)的轉(zhuǎn) 軸與轉(zhuǎn)軸（12)通過銷子（10)固定在一起。
[0008] 所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，所述的微控制器模 塊（2)采用STC89C52單片機(jī)芯片。
[0009] 所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，本實(shí)用新型還包含 一個(gè)外殼（13)、一個(gè)底板（14)，外殼（13)呈長方體形狀，底板（14)呈長方形形狀，夕卜殼 (13)套在底板（14)上。
[0010] 所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，角度傳感器⑷放 置在底板（14)中心，底板（14)四角各有一個(gè)小孔，四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)分別放置在四個(gè)小孔 上，步進(jìn)電機(jī)（7)的轉(zhuǎn)軸穿過小孔與支撐裝置（8)相連。
[0011] 本實(shí)用新型的工作原理是：
[0012] 本實(shí)用新型的水平檢測(cè)模塊（1)周期性地，如每半小時(shí)自動(dòng)感測(cè)當(dāng)前家電放置平 面相對(duì)于水平面的傾斜狀況，并以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞給微控制器模塊（2)。
[0013] 微控制模塊（2)實(shí)時(shí)接收來自水平檢測(cè)模塊（1)的傾斜信號(hào)并進(jìn)行分析計(jì)算，判 斷該家電的傾斜方向以及傾斜偏移量，然后通過內(nèi)部設(shè)定程序進(jìn)行計(jì)算輸出相應(yīng)的控制信 號(hào)至升降調(diào)節(jié)模塊（3)，控制其進(jìn)行特定方式的升降，直至該家電恢復(fù)水平。
[0014] 本實(shí)用新型的升降調(diào)節(jié)模塊（3)主要由驅(qū)動(dòng)電路（6)、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)、四個(gè)支 撐裝置（8)、四個(gè)螺紋托架（9)組成。步進(jìn)電機(jī)（7)根據(jù)微控制器模塊⑵發(fā)出的控制信號(hào) 正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)帶動(dòng)支撐裝置（8)的轉(zhuǎn)軸（12)，使其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而抬高或降低底座，實(shí)現(xiàn) 水平的調(diào)節(jié)。
[0015] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)（有益效果）是：
[0016] 1、本實(shí)用新型能夠精確的測(cè)量家電的傾斜程度和傾斜方向，精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)家電水 平。
[0017] 2、本實(shí)用新型能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)家電的水平放置，不需人為操作，簡(jiǎn)單方便。
[0018] 3、本實(shí)用新型能夠直接提供給家電生產(chǎn)廠家，只需設(shè)置底座的大小，就可以作為 冰箱和洗衣機(jī)等家電的底座，實(shí)用性強(qiáng)。
[0019] 4、本實(shí)用新型能夠在不同的地面中使用，適應(yīng)不同的環(huán)境，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0021] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022] 圖2為本實(shí)用新型的外形示意圖
[0023] 圖3為本實(shí)用新型的坐標(biāo)示意圖
[0024] 圖4為本實(shí)用新型的底腳坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖
[0025] 圖5為本實(shí)用新型的升降調(diào)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0026] 實(shí)施例：
[0027] 如圖1所示，為本實(shí)用新型主要由水平檢測(cè)模塊、微控制器模塊、升降調(diào)節(jié)模塊組 成。其中，水平檢測(cè)模塊主要由角度傳感器和AD轉(zhuǎn)換電路組成；升降調(diào)節(jié)模塊主要由驅(qū)動(dòng) 電路、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)、四個(gè)支撐裝置、四個(gè)螺紋托架組成。
[0028] 如圖2所示，本實(shí)用新型還包含一個(gè)外殼、一個(gè)底板，外殼呈長方體形狀，底板呈 長方形形狀，外殼套在底板上。
[0029] 角度傳感器放置在底板中心，底板四角各有一個(gè)小孔，四個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別放置在 四個(gè)小孔上，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過小孔與支撐裝置相連
[0030] 如圖3所示，以傳感器中心作為原點(diǎn)，沿重力向下作為Z軸，底座水平放置時(shí)的兩 個(gè)對(duì)邊中點(diǎn)連線分別作為X軸和Y軸，建立坐標(biāo)系，設(shè)為世界坐標(biāo)系。
[0031] 以傳感器中心作為原點(diǎn)，沿底盤底面過原點(diǎn)的垂線為Z軸，以底面兩組對(duì)邊的中 點(diǎn)連線分別作為X軸和Y軸，建立坐標(biāo)系，設(shè)為傳感器坐標(biāo)系，在這里以為了和世界坐標(biāo)系 區(qū)別開來，將傳感器坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸設(shè)為X H、YH、zH。定義載體的右、前、上三個(gè)方向構(gòu)成右 手系，繞向前的軸旋轉(zhuǎn)的角度設(shè)為橫滾角，繞向右的軸旋轉(zhuǎn)的角度設(shè)為俯仰角。在這里繞X 軸旋轉(zhuǎn)的角度為橫滾角，設(shè)為α ;沿Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角為俯仰角，設(shè)為β。
[0032] 傾角傳感器將家電放置的實(shí)際坐標(biāo)系各坐標(biāo)軸的加速度分量以模擬量的形式輸 出，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳遞到微控制器模塊。設(shè)Χ Η軸、ΥΗ軸、ΖΗ軸的分量分別為 ax、ay、az。俯仰角和橫滾角的值可用以下公式算出，俯仰角a =arcsin(ax/g),橫滾角β =arcsin(ay/g) (g為重力加速度）。
[0033] 本實(shí)用新型的家電底座在放置水平時(shí)，水平檢測(cè)模塊輸出的三路數(shù)字量ax = 0、ay =0, az = g，實(shí)際坐標(biāo)系和水平坐標(biāo)系重合。當(dāng)家電未放置水平時(shí)，底盤傾斜，實(shí)際坐標(biāo)系 和水平坐標(biāo)系不重合。
[0034] 微控制器模塊通過對(duì)水平檢測(cè)模塊傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，輸出相應(yīng)的控制信 號(hào)，調(diào)節(jié)升降調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)家電的水平。該過程在下面將做詳細(xì)討論。
[0035] 通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式，可以得到兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)關(guān)系。為了計(jì)算偏移量我們可 以將世界坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，將傳感器坐標(biāo)系的點(diǎn)的坐標(biāo)映射到世界坐標(biāo)系，兩個(gè)坐 標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公式如下：
[0036] X = XH*cos a +XH*sin a *sin β
[0037] Υ = YH*cos β +ZH*sin β
[0038] Ζ = XH*sin α -YH*sin β *cos α +ZH*cos β *cos α
[0039] 如圖4所示，設(shè)家電水四個(gè)底腳所在點(diǎn)分別為A、Β、C、D，底座長ΑΒ = 2L，寬AD =2W，由于家電放置不平，兩個(gè)坐標(biāo)系偏移。A、B、C、D經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換，變?yōu)锳'、B'、C'、 0'，在實(shí)際坐標(biāo)系中各點(diǎn)坐標(biāo)分別為六'（-1，-1^，0)、8'（-1，1^，0)、(：'（1，1^，0)、0'（1，-1^， 0)，由上面的轉(zhuǎn)換公式可得到在水平坐標(biāo)系中為A、B、C、D的坐標(biāo)，由于調(diào)節(jié)水平時(shí)，我 們只考慮垂直方向的上升或下降，不考慮水平方向的偏移，在這里只求出各點(diǎn)在水平坐 標(biāo)系的 Z 值，Az = _W*sin a +L*sin β *cos a，Bz = _W*cos a -L*sin β *cos a，Cz = W*sin a -L*sin β *cos a , Dz = W*sin a +L*sin β *cos α。
[0040] 設(shè)步進(jìn)電機(jī)（7)正轉(zhuǎn)一圈所上升的距離為Λ d，反轉(zhuǎn)一圈所下降的距離為-λ d，設(shè) 需轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為N，N為正值表示正轉(zhuǎn)圈數(shù)，為負(fù)值表示反轉(zhuǎn)圈數(shù)。
[0041] 對(duì)Az、Bz、Cz、Dz值可能出現(xiàn)的五種情況進(jìn)行分析：
[0042] 所有值都相等，即Az = Bz = Cz = Dz，這種情況表示已經(jīng)水平放置，是要實(shí)現(xiàn)的最 終效果。
[0043] 兩兩相等的情況，例如Az = Bz>Cz = Dz，此時(shí)不動(dòng)C、D，微控制器模塊發(fā)送控制信 號(hào)到步進(jìn)電機(jī)A和步進(jìn)電機(jī)B，使相應(yīng)的底腳下降|Az_Cz|高度，步進(jìn)電機(jī)A和步進(jìn)電機(jī)B 所要轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Az-Cz)/Ad。其他兩兩相等的情況類似處理，即將Z值較高的兩個(gè)腳 調(diào)低對(duì)應(yīng)的值。
[0044] 三個(gè)值相等的情況，例如Az = Bz = Cz>Dz，此時(shí)不動(dòng)A、B、C，微控制器模塊發(fā) 送控制信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)D，使相應(yīng)的底腳上升|Az-Dz|高度，步進(jìn)電機(jī)D轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N = (Az-Dz)/△ d。其他三個(gè)相等的情況類似處理，即將不相等的腳調(diào)節(jié)相應(yīng)的值使其與其它三 個(gè)角的高度相同。
[0045] 只存在一對(duì)相等的點(diǎn)，例如Az = Bz>Cz>Dz，對(duì)于這種情況，微控制器模塊發(fā)送控 制信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)C和步進(jìn)電機(jī)D，使C底腳抬高|Az-Cz|高度，使D底腳抬高|Az-Dz|高 度，即步進(jìn)電機(jī)C轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Az-Cz)/Ad，步進(jìn)電機(jī)D轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Az-Dz)Md。 其它只存在一對(duì)相等的值的情況類似處理，即將不相等的兩個(gè)腳調(diào)節(jié)相應(yīng)的值使其與另外 兩個(gè)高度相等的腳高度相同。
[0046] 四個(gè)點(diǎn)的Z值都不相同，例如Az>BZ>CZ>Dz，對(duì)于這種情況，微控制器模塊發(fā)送控 制信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)A、步進(jìn)電機(jī)C和步進(jìn)電機(jī)D，使A底腳降低| Az-Bz |，使底腳C和底腳D 分別上升|Bz-Cz|高度和|Bz-Dz|高度。即步進(jìn)電機(jī)A轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Az-Bz)/Ad，步進(jìn) 電機(jī)C轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Bz-Cz)/Ad，步進(jìn)電機(jī)D轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N= (Dz-Bz)/Ad。其它四個(gè) 點(diǎn)Z值都不相同的情況類似處理，即將最高的點(diǎn)和最低的兩個(gè)點(diǎn)調(diào)節(jié)相應(yīng)的高度使其與第 -的點(diǎn)的1?度相等。
[0047] 如圖5所示，升降調(diào)節(jié)模塊主要由驅(qū)動(dòng)電路、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)、四個(gè)支撐裝置、四個(gè) 螺紋托架組成。支撐裝置的外形呈工字形狀，主要由一個(gè)銷子、若干滾珠、轉(zhuǎn)軸組成。步進(jìn) 電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸通過銷子固定在一起。
[0048] 在步進(jìn)電機(jī)的作用下，轉(zhuǎn)軸隨著步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺紋托架是固定的，轉(zhuǎn)軸 螺紋托架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使得底盤在該腳上升或者下降，實(shí)現(xiàn)該腳的高度調(diào)節(jié)，由于高度調(diào)節(jié) 值相對(duì)于底盤長寬值很小，可近似認(rèn)為對(duì)其他腳的高度沒有影響，另外滾珠可自由滾動(dòng)，起 到受力、支撐的作用。
[〇〇49] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，主要由水平檢測(cè)模塊（1)、微控制器模塊 (2)、升降調(diào)節(jié)模塊（3)組成，水平檢測(cè)模塊（1)主要由角度傳感器（4)和AD轉(zhuǎn)換電路（5) 組成，其特征在于，升降調(diào)節(jié)模塊（3)主要由驅(qū)動(dòng)電路￠)、四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)、四個(gè)支撐裝 置（8)、四個(gè)螺紋托架（9)組成；支撐裝置（8)的外形呈工字形狀、主要由一個(gè)銷子（10)、若 干滾珠（11)、轉(zhuǎn)軸（12)組成；角度傳感器⑷放置在底板（14)中心，底板（14)四角各有 一個(gè)小孔，四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)分別放置在四個(gè)小孔上，步進(jìn)電機(jī)（7)的轉(zhuǎn)軸穿過小孔與支撐 裝置（8)相連；所述微控制器模塊（2)通過控制四個(gè)步進(jìn)電機(jī)（7)來調(diào)節(jié)底座高度，實(shí)現(xiàn)家 電水平放置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，步進(jìn) 電機(jī)（7)的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸（12)通過銷子（10)固定在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，所述 的微控制器模塊（2)采用STC89C52單片機(jī)芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水平功能的家電底座，其特征在于，本實(shí) 用新型還包含一個(gè)外殼（13)、一個(gè)底板（14)，外殼（13)呈長方體形狀，底板（14)呈長方形 形狀，外殼（13)套在底板（14)上。
【文檔編號(hào)】F16M7/00GK203892819SQ201420249450
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】李海洋, 鄒細(xì)勇 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院