CN106950897A - 一种晾衣机部件的预警寿命监控装置和监控方法 - Google Patents

Abstract

一种晾衣机部件的预警寿命监控装置，包括绕线轮、卷绕在绕线轮上的载重钢丝绳、带动绕线轮转动的电机和MCU控制器，该MCU控制器输出电机控制信号控制电机转动，经钢丝绳带动晾衣机晾杆升降，还包括转盘、电平跳变检测模块、温湿度传感器模块和预警模块，所述转盘设于电机带动转动的转轴，该转盘按圆周均匀布置感应点，所述电平跳变检测模块检测转动转盘上的感应点并输出，所述MCU控制器输入电平跳变检测模块输出的电平跳变信号，输入温湿度传感器模块输出的环境温湿度信号，进行晾衣机部件的预警寿命监控处理，该MCU控制器根据预警寿命监控结果输出预警信号至预警模块预警。本发明还提出了一种晾衣机部件的预警寿命监控方法。

Description

一种晾衣机部件的预警寿命监控装置和监控方法

技术领域

本发明涉及一种晾衣机部件的预警寿命监控装置和监控方法。

背景技术

随着智能晾衣机的快速发展，智能晾衣机逐步进入千家万户，晾衣智能化已经成为人们生活的一大追求，未来的智能晾衣机将会成为智能家居网络发展的重要组成部分，在未来的智能领域中占据重要的地位。目前，市场上出现的智能晾衣机对自身寿命和状况的监测完全是一片空白，没有任何的监测措施，只能通过晾衣机本身的极限寿命损坏或物理式断裂反映，对于安装于阳台顶部的智能晾衣机产品，发生物理式断裂或极限寿命损坏，将会给用户人身安全带来极大的隐患，满足不了用户对智能晾衣的安全需求，不利于推动智能晾衣机产业的发展。

发明内容

本发明的目的就是弥补现有技术的不足，提供一种晾衣机部件的预警寿命监控装置和监控方法，不仅能够解决传统智能晾衣机本身寿命和状况无法检测的问题，而且能把检测信息反馈给用户，提醒用户更换寿命期限已到的部件，保护智能晾衣机免受进一步损坏，保证用户的人身安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种晾衣机部件的预警寿命监控装置，包括绕线轮、卷绕在绕线轮上的载重钢丝绳、带动绕线轮转动的电机和MCU控制器，该MCU控制器输出电机控制信号控制电机转动，经钢丝绳带动晾衣机晾杆升降，还包括转盘、电平跳变检测模块、温湿度传感器模块和预警模块，所述转盘设于电机带动转动的转轴，该转盘按圆周均匀布置感应点，所述电平跳变检测模块检测转动转盘上的感应点并输出，所述MCU控制器输入电平跳变检测模块输出的电平跳变信号，输入温湿度传感器模块输出的环境温湿度信号，进行晾衣机部件的预警寿命监控处理，该MCU控制器根据预警寿命监控结果输出预警信号至预警模块预警。

MCU控制器对电平跳变检测模块输出的电平跳变个数进行计数，结合智能晾衣机所处的环境湿度，判断智能晾衣机相关各部件的预警寿命和状况，并通过预警模块报警或提醒用户或维修人员对达到预警寿命部件进行更换处理。

所述转盘最佳设于绕线轮的转轴。此时，转盘的角速度和绕线轮转轴精确同步。

在一种实施方式中，所述转盘上的感应点为光栅栅格，所述电平跳变检测模块采用光电对管电路模块。在另一种实施方式中，所述转盘上的感应点为磁性磁铁，所述电平跳变检测模块采用霍尔开关电路模块。

所述预警模块可为显示屏、指示灯、声音报警器、手机APP或后台服务监测平台。

基于上述晾衣机部件的预警寿命监控装置，一种晾衣机部件的预警寿命监控方法，包括下列步骤：

1)获取当次运行电平跳变个数；

2)根据环境湿度和部件的性质，将该部件的折损寿命折合比率和当次运行电平跳变个数相乘，获取当次折合后的运行电平跳变个数；

3)上一次累计电平跳变个数和当次折合后的运行电平跳变个数相加，获取当次累计电平跳变个数；

4)检测当次累计电平跳变个数是否大于部件的预警寿命电平跳变个数；

若检测结果为否，则晾衣机部件运行正常；

若检测结果为是，则MCU控制器输出寿命预警信号至预警模块预警，提醒进行晾衣机部件更换。

所述预警寿命电平跳变个数可以通过模拟环境实验测试和材料性能特性结合取得。

所述部件的折损寿命折合比率，根据环境湿度和部件的性质，优选如下：

当环境湿度小于65％时，金属部件折损寿命折合比率优选1，电机和塑料部件折损寿命折合比率优选1；

当环境湿度在65％至80％时，金属部件折损寿命折合比率优选1.1，电机和塑料部件折损寿命折合比率优选1；

当环境湿度大于80％时，金属部件折损寿命折合比率优选1.25，电机和塑料部件折损寿命折合比率优选1。

本发明由于包括MCU控制器、电平跳变检测模块、温湿度传感器模块和预警模块，故MCU控制器能够根据电平跳变检测模块输出的电平跳变信号和温湿度传感器模块输出的环境温湿度信号，智能化判断晾衣机运动部件的使用寿命是否达到预警状态。智能晾衣机的运动部件包括晾衣机载重钢丝绳，运行过程中需要做机械运动的塑料部件、金属部件以及提供动力源的电机及其组件等。部件的使用预警寿命可以通过结合模拟环境实验测试和部件的材料性能特性取得，如载重钢丝绳，智能晾衣机的载重连接钢丝绳寿命测试，实际是在不同的湿度环境中，通过在晾衣机载重钢丝绳上载重并进行上升和下降循环运行，测试钢丝绳和晾衣机上相关运动部件的损坏程度或物理式断裂程度，晾衣机晾杆在上升或下降运行过程中，晾衣机载重钢丝绳运行测试寿命的行程与绕线轮同步，可以通过绕线轮同步反映出来。当转盘安装在绕线轮的转轴上时，转盘与绕线轮角速度同步，因此，MCU控制器能通过输入电平跳变检测模块输出的电平跳变信号，通过计算电平跳变检测模块输出的反映转盘转动的高低电平跳变信号的数量，确定钢丝绳的行程，从而确定钢丝绳和智能晾衣机上的运动部件的预警寿命，达到监控晾衣机预警寿命和状况的目的，不仅能够解决传统智能晾衣机本身寿命和状况无法检测的问题，而且能把检测信息智能化反馈给后台服务监测平台或即时反馈给用户，提醒维修人员或用户进行更换处理，保护智能晾衣机免受进一步损坏，保证用户的人身安全。

附图说明

图1是实施例的应用结构图；

图2是实施例的电平跳变检测模块采用光电对管电路模块的检测原理图；

图3是实施例的电平跳变检测模块采用霍尔开关电路模块的检测原理图；

图4是实施例载重钢丝绳、塑料材料、电机和其它金属部件的预警寿命监控流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

如图1所示，实施例包括绕线轮05、卷绕在绕线轮05上的载重钢丝绳06、带动绕线轮05转动的电机01、MCU控制器14、转盘11、电平跳变检测模块、温湿度传感器模块和预警模块，MCU控制器14输出电机控制信号控制电机01转动，经钢丝绳06带动晾衣机晾杆升降，转盘11设于绕线轮05的转轴12，转盘11按圆周均匀布置作为感应点的光栅栅格，电平跳变检测模块的安装固定板09设置在固定底板07上，电平跳变检测模块08、10采用光电对管电路模块，电平跳变检测模块08、10检测转动转盘11上的光栅栅格并输出。电机01正转或反转时，电机转动齿轮02转动带动电机传动齿轮03和04转动，电机传动齿轮03带动绕线轮05的转轴12转动，电机传动齿轮04带动转轴13转动。绕线轮05、转盘11和转轴12与电机传动齿轮03角速度同步，晾衣机载重连接钢丝绳06与绕线轮05线速度同步。晾衣机载重钢丝绳06在向H或J方向转动时，由于转盘11与绕线轮05角速度同步，转盘11在转动过程中，电平跳变检测电路模块08、10发出对应的电平跳变信号，此信号能反映晾衣机在运行过程中产生的对应行程。本实施例中，转盘上有30个光栅栅格，电平跳变检测模块08、10采用光电对管电路模块，如图2所示，U1为光电对管，卡在转盘11两边，转盘11每两个栅格之间有个挡板，挡板可以遮挡L1产生的光线，避免照射到光敏器件D1。如转盘转到挡板处，D1截止，当转盘转到栅格位置时，L1产生的光线能通过栅格照射到D1，D1导通；电阻R1起保护作用，保护L1免受电压冲击影响，R2为端口E提供TTL电平上拉作用，R3和C1组成RC滤波网络，保护端口E的同时也对信号进行硬件滤波处理，保证信号的稳定性。当转盘转动到栅格位置时，D1导通，端口E体现为持续的低电平信号；当转盘转动到档板位置时，D1截止，端口E体现为持续的高电平信号。每经过一个栅格，端口E就会产生一个高电平到低电平或低电平到高电平的跳变信号，MCU控制器通过端口E输入光电对管电平跳变检测模块的电平跳变信号。作为另一个实施例，电平跳变检测模块也可以采用霍尔开关电路模块，如图3所示，U2为霍尔开关传感器，U2安装固定在安装固定板09上，在转盘11的等角度位置固定多个做为感应点的磁性磁铁J，电阻R1起保护作用，保护U2免受电压冲击影响，电阻R2为端口F提供TTL电平上拉作用，电阻R3和电容C1组成RC滤波网络，保护端口F的同时也对信号进行硬件滤波处理，保证信号的稳定性。U2可以使用A44E,是一个常开型霍尔传感器，当磁铁J靠近U2时，端口F体现为持续的低电平信号，当磁铁J远离U2时，端口F体现为持续的高电平信号,每经过一个磁铁J，端口F就会产生一个高电平到低电平或低电平到高电平的跳变信号，MCU控制器通过端口F输入霍尔电平跳变检测模块的电平跳变信号。MCU控制器接收到一个低电平到高电平跳变或低电平到高电平跳变的信号时，确定为一个栅格或一个霍尔信号靠近的运行动作，MCU控制器通过将累计运行电平跳变个数与寿命预警电平跳变个数对比，并根据运行湿度环境折算出实际预警寿命时间，当累计运行电平跳变个数超过预警电平跳变个数时，MCU会通过显示板，指示灯或声音提示的方式，并通过APP界面或后台维修服务中心，提醒用户或维修人员进行更换处理。

电机01正转或反转时，绕线轮05、转盘11和转轴12与电机传动齿轮03角速度同步，晾衣机载重钢丝绳06与绕线轮05线速度同步。晾衣机载重钢丝绳或其他运动部件的寿命可以通过钢丝绳的运行周期反馈，部件实际寿命周期可以通过模拟环境实验测试和材料性能特性结合取得，本实施例晾衣机载重钢丝绳的使用寿命，在理想环境下，是上升和下降各5000个周期，5000个周期之后会出现一定的损坏，所以预警寿命周期选择4500*2个运行周期,设定为Z个，一个运行周期指的就是晾衣机晾杆上升或下降一次。

设绕线轮05的直径为50mm,转盘的光栅格数量为30，则绕线轮转动一圈钢丝绳的行程为157mm,MCU控制器输入的转盘转动一圈产生的光栅信号数量为30个，现设定绕线轮的直径为Dmm，设定转盘转动一圈产生的光栅信号数量为M个，晾衣机的钢丝绳长度有差别，有2.4米，2.8米等，设定为Pmm，钢丝绳的长度为晾衣机晾杆上升或下降一次的行程，则一个运行周期产生的光栅信号个数K1为：K1＝P*M/(π*D)；预警寿命光栅信号累计数量K为：K＝Z*K1；相对电平跳变检测模块输出的电平跳变信号，K数值就是载重钢丝绳的预警寿命电平跳变个数。

由于晾衣机安装环境的特殊性，所以晾衣机金属运动部件或其他运动部件处于大气腐蚀环境中，环境湿度会影响到金属部件的预警寿命，除运行磨损影响因素外，环境湿度也是必不可少的考虑因素。通过大量的模拟环境测试数据分析发现，智能晾衣机所处的环境湿度小于65％时，湿度环境对金属部件的影响很小，可以忽略，环境湿度在65％至80％时，寿命只有正常寿命的90％，湿度环境大于80％，寿命只有正常寿命的75％到80％，本实施例选择金属湿度环境大于80％时，金属寿命为75％。

可以为MCU控制器编制软件程序，设置STEP存储单元储存累计电平跳变个数，根据环境湿度影响因素，得到以下的预警寿命判断方法：

1)获取当次运行电平跳变个数N；

2)根据环境湿度和部件的性质，将该部件的折损寿命折合比率R和当次运行电平跳变个数N相乘，获取当次折合后的运行电平跳变个数RN；

5)累计电平跳变个数STEP存储单元储存的上一次累计电平跳变个数和当次折合后的运行电平跳变个数RN相加，获取当次累计电平跳变个数，将该当次累计电平跳变个数送入累计电平跳变个数STEP存储单元储存，即STEP＝STEP+RN；

6)检测累计电平跳变个数STEP存储单元储存的当次累计电平跳变个数是否大于部件的预警寿命电平跳变个数；

若检测结果为否，则晾衣机部件运行正常；

若检测结果为是，则MCU控制器输出寿命预警信号至预警模块预警，提醒进行晾衣机部件更换。

预警寿命电平跳变个数本实施例通过模拟环境实验测试和材料性能特性结合取得。

部件的折损寿命折合比率R，根据环境湿度和部件的性质，本实施例选取如下：

当环境湿度小于65％时，金属部件折损寿命折合比率选择R＝1，电机和塑料部件折损寿命折合比率选择R＝1；

当环境湿度在65％至80％时，金属部件折损寿命折合比率选择R＝1.1，电机和塑料部件折损寿命折合比率选择R＝1；

当环境湿度大于80％时，金属部件折损寿命折合比率选择R＝1.25，电机和塑料部件折损寿命折合比率选择R＝1。

以载重钢丝绳为例，当判断到晾衣机载重钢丝绳的累计电平跳变个数达到预警寿命电平跳变个数，则晾衣机载重钢丝绳达到了钢丝绳部件本身的预警寿命，MCU控制器通过预警模块，如指示灯，显示屏或APP等，通过声像视听等方式提醒维修人员或用户进行晾衣机载重钢丝绳检查并更换处理；其他运动部件的预警寿命与晾衣机载重钢丝绳预警寿命的判定方法相似。当判断到晾衣机载重钢丝绳的累计电平跳变个数尚未达到预警寿命电平跳变个数，则载重钢丝绳能继续正常使用。

如图4所示，是实施例晾衣机载重钢丝绳、塑料材料、电机和其它金属部件的预警寿命监控流程图。其中：

SD为潮湿度；

R为折损寿命折合比率；

Q为载重钢丝绳累计电平跳变个数；

N为当次运行电平跳变个数；

T0是载重钢丝绳上一次电平跳变个数；

SET1是载重钢丝绳预警寿命电平跳变个数；

SET2是塑料材料预警寿命电平跳变个数；

SET3是电机预警寿命电平跳变个数；

SET4是其它金属预警寿命电平跳变个数；

STEP2是塑料材料累计电平跳变个数；

STEP3是电机累计电平跳变个数；

STEP4是其它金属累计电平跳变个数；

Flag1是载重钢丝绳预警标志；

Flag2是塑料材料预警标志；

Flag3是电机寿命预警标志；

Flag4是其它金属预警标志；

Reset是载重钢丝绳更换标志位；

Reset2是塑料材料更换标志位；

Reset3是电机更换标志位；

Reset4是其它金属更换标志位；

如图4所示，湿度SD设定为1分钟更新处理一次，晾衣机运行N个电平跳变个数或完成一次运行周期开始折算，载重钢丝绳和其他金属如果湿度大于80％，折算比率R＝1.25,如果湿度大于65％而小于80％，折算比率R＝1.1,如果湿度小于65％，折算比率R＝1；塑料材料和电机的折算比率按照R＝1执行。

当塑料材料累计电平跳变个数STEP2大于塑料材料预警寿命电平跳变个数SET2，置塑料材料预警标志Flag2为1，此时MCU控制器给用户和维修人员发送寿命预警指令，提醒用户和维修人员进行更换；当更换完后，通过按键等进行更换确认，置塑料材料更换标志Reset2为1，当程序判断到Reset2标志为1，表示塑料材料已更换完毕，则塑料材料累计电平跳变个数STEP2清零，同时置塑料材料预警标志Flag2和塑料材料更换标志Reset2为0；如果塑料材料累计电平跳变个数STEP2小于塑料材料预警寿命电平跳变个数SET2，表示塑料材料尚未到达预警寿命，能继续使用，需要累积增加N个电平跳变个数，

当载重钢丝绳累计电平跳变个数Q大于载重钢丝绳预警寿命电平跳变个数SET1时，置载重钢丝绳预警标志Flag1为1，MCU控制器给用户和维修人员发送载重钢丝绳寿命预警指令，提醒用户和维修人员进行更换；当更换完后，通过按键等进行更换确认，同时载重钢丝绳更换标志Reset置1，当程序判断到Reset标志为1，表示载重钢丝绳已更换完毕，将Q和T0清零，同时置Flag1和Reset的标志为0；如果载重钢丝绳累计电平跳变个数Q小于载重钢丝绳预警寿命电平跳变个数SET1时,表示载重钢丝绳尚未到达预警寿命，能继续使用，需要累积增加R*N个电平跳变个数。

当电机累计电平跳变个数STEP3大于电机预警寿命电平跳变个数SET3，置电机预警标志Flag3为1，此时MCU控制器给用户和维修人员发送寿命预警指令，提醒用户和维修人员进行更换；当更换完后，通过按键等进行更换确认，同时电机更换标志Reset3置1，当程序判断到Reset3标志为1，表示电机已更换完毕，将电机累计电平跳变个数STEP3清零，同时置Flag3和Reset3的标志为0；如果电机累计电平跳变个数STEP3小于电机预警寿命电平跳变个数SET3，表示电机尚未到达预警寿命，能继续使用，需要累积增加N个电平跳变个数。

当其它金属累计电平跳变个数STEP4大于其它金属预警寿命电平跳变个数SET4，置其它金属预警标志Flag4为1，此时MCU控制器给用户和维修人员发送寿命预警指令，提醒用户和维修人员进行更换；当更换完后，通过按键等进行更换确认，同时其它金属更换标志Reset4置1，当程序判断到Reset4标志为1，表示其它金属已更换完毕，将其它金属累计电平跳变个数STEP4清零，同时置Flag4和Reset4标志为0；如果其它金属累计电平跳变个数STEP4小于其他金属预警寿命电平跳变个数SET4，表示其它金属尚未到达预警寿命，能继续使用，需要累积增加R*N个电平跳变个数。

若判断到晾衣机的载重钢丝绳、塑料材料部件、电机、其它金属部件均未到达预警寿命，能继续正常使用，则晾衣机属于健康运行状态。

Claims (7)

1.一种晾衣机部件的预警寿命监控装置，包括绕线轮、卷绕在绕线轮上的载重钢丝绳、带动绕线轮转动的电机和MCU控制器，该MCU控制器输出电机控制信号控制电机转动，经钢丝绳带动晾衣机晾杆升降，其特征在于：还包括转盘、电平跳变检测模块、温湿度传感器模块和预警模块，所述转盘设于电机带动转动的转轴，该转盘按圆周均匀布置感应点，所述电平跳变检测模块检测转动转盘上的感应点并输出，所述MCU控制器输入电平跳变检测模块输出的电平跳变信号，输入温湿度传感器模块输出的环境温湿度信号，进行晾衣机部件的预警寿命监控处理，该MCU控制器根据预警寿命监控结果输出预警信号至预警模块预警。

2.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于：所述转盘设于绕线轮的转轴。

3.根据权利要求1或2所述的监控装置，其特征在于：所述转盘上的感应点为光栅栅格，所述电平跳变检测模块采用光电对管电路模块，或者，所述转盘上的感应点为磁性磁铁，所述电平跳变检测模块采用霍尔开关电路模块。

4.根据权利要求1或2所述的监控装置，其特征在于：所述预警模块为显示屏、指示灯、声音报警器、手机APP或后台服务监测平台。

5.一种晾衣机部件的预警寿命监控方法，包括下列步骤：

1)获取当次运行电平跳变个数；

2)根据环境湿度和部件的性质，将该部件的折损寿命折合比率和当次运行电平跳变个数相乘，获取当次折合后的运行电平跳变个数；

3)上一次累计电平跳变个数和当次折合后的运行电平跳变个数相加，获取当次累计电平跳变个数；

4)检测当次累计电平跳变个数是否大于部件的预警寿命电平跳变个数；

若检测结果为否，则晾衣机部件运行正常；

若检测结果为是，则MCU控制器输出寿命预警信号至预警模块预警，提醒进行晾衣机部件更换。

6.根据权利要求5所述的预警寿命监控方法，其特征在于：所述预警寿命电平跳变个数通过模拟环境实验测试和材料性能特性结合取得。

7.根据权利要求5所述的预警寿命监控方法，其特征在于：所述部件的折损寿命折合比率，根据环境湿度和部件的性质，选取如下：

当环境湿度小于65％时，金属部件折损寿命折合比率为1，电机和塑料部件折损寿命折合比率为1；

当环境湿度在65％至80％时，金属部件折损寿命折合比率为1.1，电机和塑料部件折损寿命折合比率为1；

当环境湿度大于80％时，金属部件折损寿命折合比率为1.25，电机和塑料部件折损寿命折合比率为1。