CN108296239A - 基于pid控制的全角度旋转清洁装置的工作方法 - Google Patents

基于pid控制的全角度旋转清洁装置的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，包括S1，启动控制开关，控制开关向处理器发送工作信号，处理器发送喷头开启信号，控制继电器通电后开启喷头控制阀，储液腔室的电磁阀开启，将清洁液通过导管注入喷头，S2，处理器启动振动电机振动信号，此时底部刷板带动底部刷毛开始振动，S3，通过处理器启动旋转电机，旋转电机带动底部刷板做离心运动，同时配合振动电机的工作，减小到最小功率，再清洁一段时间后，再次增大到最大功率，周而复始。本发明构思新颖、设计合理，且便于操作，使清洗效果更加明显。

Description

基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法
技术领域
本发明涉及机械自动化领域，尤其涉及一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法。
背景技术
由于容器深度和宽度的不同，使用者通过徒手或者普通刷洗工具不能触及到污渍，也无法将其清除干净，而且即便是能够触及污渍，但是也不能将细微的污渍进行精细擦除以及彻底洗刷干净，也无法把清洗液涂抹在相应污渍位置，尤其是容器底部的污渍，通过向下的力很难清除，但是与容器底部相平行的力，使用者很难操作。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，包括外套筒1，所述外套筒1的外周设置有多组刷件2，所述刷件2包括竖直设置的侧部刷板2a，所述侧部刷板2a的外壁上设置有侧部刷毛2b，所述侧部刷板2a内壁的上端和下端分别铰接在摇杆2c的外端，所述摇杆2c穿过所述外套筒1，所述外套筒1铰接在所述摇杆2c的中部，所述外套筒1的内部设置有一个内套筒3，所述摇杆2c的内端铰接在所述内套筒3上；所述外套筒1的中心处从下往上穿设有调节主杆4，所述调节主杆4与所述外套筒1下端的第一端板1a螺纹连接，所述调节主杆4穿过所述内套筒3，并与所述内套筒3可转动连接；调节主杆4从外套筒1的上端穿出，且调节主杆4的上端设置有底部刷板5，底部刷板5的上端面设置有底部刷毛6；调节主杆4的下端通过螺纹连接有用于延长的加长杆7；
底部刷板5为双层设置，振动电机13均匀布局在双层设置的底部刷板5处，在主杆4下端侧壁设置控制开关12，控制开关12通过控制振动电机进行清洗工作；在主杆4上端与底部刷板5连接处设置旋转电机14，旋转电机14带动底部刷板5旋转运动；通过处理器振动信号输出端连接振动电机驱动电路信号输入端，振动电机驱动电路信号发送端连接振动电机信号接收端，处理器旋转信号发送端连接旋转电机信号接收端，处理器PID信号输出端连接PID控制器信号接收端，PID控制器信号第一发送端连接振动电机频率信号接收端，通过处理器对振动电机进行振动控制，同时PID控制器能够调节振动电机的振动频率，PID控制器信号第二发送端连接旋转电机频率信号接收端，处理器显示信号端连接LED显示器信号接收端。通过振动电机处理细微污渍，通过旋转电机对容器底部整体进行清洁；
侧部刷板2a和侧部刷毛2b之间的两侧设置喷枪8，喷枪8顶部的喷头通过喷头控制阀进行清洁液的喷洒，侧部刷板2a内部镂空，通过导管9与储液腔室11相连，储液腔室11内部设置电磁阀10控制导管9出液，在主杆4下端侧壁设置控制开关12，控制开关12通过控制继电器进行出液启停控制；
处理器工作信号端连接控制继电器KM1线圈一端，控制继电器线圈另一端分别连接处理器启停信号端和电磁阀KM3常开触点一端，电磁阀KM3常开触点另一端连接处理器出液信号输出端，处理器工作信号端连接喷头控制阀KM2线圈一端，喷头控制阀线圈另一端分别连接处理器流量控制信号端和控制继电器常开触点一端，控制继电器常开触点另一端连接电磁阀常开触点另一端，喷头控制阀KM2线圈一端还连接电磁阀线圈一端，电磁阀线圈另一端分别连接处理器出液信号输出端和控制继电器常开触点一端，流量控制器一端连接喷头控制阀常闭触点一端，喷头控制阀常闭触点另一端连接放大器第一输入端，放大器第二输入端连接处理器放大信号输出端，流量控制器另一端连接处理器流量控制信号端。
S1，启动控制开关，控制开关向处理器发送工作信号，处理器发送喷头开启信号，控制继电器通电后开启喷头控制阀，储液腔室的电磁阀开启，将清洁液通过导管注入喷头，喷头将清洁液喷洒在容器侧壁，初次清洗过程中喷头控制阀开启最大喷洒功率，将清洁液喷洒出去，然后通过侧壁刷毛进行清洁操作，设置清洗时间阈值，在达到阈值时，通过PID控制器调节喷头控制阀来调小喷洒功率，从而减少清洁液的喷洒；
S2，处理器启动振动电机振动信号，此时底部刷板带动底部刷毛开始振动，振动过程中，根据污渍的消除程度，通过PID控制器调节振动频率，配置振动频率阈值、以及输出功率阈值；
S3，通过处理器启动旋转电机，旋转电机带动底部刷板做离心运动，同时配合振动电机的工作，旋转电机根据污渍的附着状态，通过PID控制器调节相应的旋转输出功率，采用逐渐衰减的工作方法进行污渍清除，或者采用将旋转电机先增加到最大功率，清洁一定时间后，减小到最小功率，再清洁一段时间后，再次增大到最大功率，周而复始；
S4，启动旋转电机之前需首先启动振动电机，对污渍进行振动松散，振动过程中，通过PID控制器调节振动频率，当执行振动操作一定时间后，旋转电机启动工作，振动电机停止工作，旋转电机带动底部刷毛运动，污渍由于离心作用将污渍扫除干净，排除在容器侧壁四周，通过侧壁刷毛对污渍进行再次清洁，如果容器底部污渍没有完全消除，再次启动喷头控制阀从喷头喷射清洁液，振动电机和旋转电机同时工作，通过PID控制器进行功率间歇性调整，不断变换振动电机和旋转电机的工作频率，从而将污渍清除干净。
所述的基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，优选的，所述外套筒1内的下部还设置有第二端板1b，所述第二端板1b与所述第一端板1a平行设置，且所述调节主杆4穿过所述第二端板1b，并与该第二端板1b螺纹连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明构思新颖、设计合理，且便于操作，通过内套筒、摇杆和侧部刷板形成一个四连杆机构，同时用调节主杆用来驱动内套筒进行活动，可以调节侧部刷板到外套筒的距离，进而适应不同口径大小的水杯，效果良好；而且通过振动电机对底部刷毛进行振动控制，从而对污渍进行定点清除，通过控制开关启动处理器，在对底部刷毛进行旋转电机控制作用时，使底部污渍容易清除，节省了时间和提高了效率。而且通过喷枪将清洗液喷射在侧壁位置，从而对污渍进行定点清除，通过控制开关启动控制继电器，在喷枪位置通过流量控制器控制喷头控制阀来调节清洁液的射出强度和流量大小，使清洗效果更加明显。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明电路示意图；
图3是本发明电路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1和2所示，本发明公开一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，具有外套筒1，外套筒1的外周设置有多组刷件2，刷件2包括竖直设置的侧部刷板2a，侧部刷板2a的外壁上设置有侧部刷毛2b。侧部刷板2a内壁的上端和下端分别铰接在摇杆2c的外端，摇杆2c穿过外套筒1。外套筒1铰接在摇杆2c的中部，外套筒1的内部设置有一个内套筒3，摇杆2c的内端铰接在内套筒3上。外套筒1的中心处从下往上穿设有调节主杆4，调节主杆4与外套筒1下端的第一端板1a螺纹连接。外套筒1内的下部还设置有第二端板1b，第二端板1b与第一端板1a平行设置，且调节主杆4穿过第二端板1b，并与该第二端板1b螺纹连接。调节主杆4穿过内套筒3，并与内套筒3可转动连接。调节主杆4从外套筒1的上端穿出，且调节主杆4的上端设置有底部刷板5，底部刷板5的上端面设置有底部刷毛6。调节主杆4的下端通过螺纹连接有用于延长的加长杆7。
侧部刷板2a和侧部刷毛2b之间的两侧设置喷枪8，喷枪8顶部的喷头通过喷头控制阀进行清洁液的喷洒，侧部刷板2a内部镂空，通过导管9与储液腔室11相连，储液腔室11内部设置电磁阀10控制导管9出液，在主杆4下端侧壁设置控制开关12，控制开关12通过控制继电器进行出液启停控制。
底部刷板5为双层设置，振动电机13均匀布局在双层设置的底部刷板5处，在主杆4下端侧壁设置控制开关12，控制开关12通过控制振动电机进行清洗工作；在主杆4上端与底部刷板5连接处设置旋转电机14，旋转电机14带动底部刷板5旋转运动；通过处理器振动信号输出端连接振动电机驱动电路信号输入端，振动电机驱动电路信号发送端连接振动电机信号接收端，处理器旋转信号发送端连接旋转电机信号接收端，处理器PID信号输出端连接PID控制器信号接收端，PID控制器信号第一发送端连接振动电机频率信号接收端，通过处理器对振动电机进行振动控制，同时PID控制器能够调节振动电机的振动频率，PID控制器信号第二发送端连接旋转电机频率信号接收端，处理器显示信号端连接LED显示器信号接收端。通过振动电机处理细微污渍，通过旋转电机对容器底部整体进行清洁。
如图3所示，处理器工作信号端连接控制继电器KM1线圈一端，控制继电器线圈另一端分别连接处理器启停信号端和电磁阀KM3常开触点一端，电磁阀KM3常开触点另一端连接处理器出液信号输出端，处理器工作信号端连接喷头控制阀KM2线圈一端，喷头控制阀线圈另一端分别连接处理器流量控制信号端和控制继电器常开触点一端，控制继电器常开触点另一端连接电磁阀常开触点另一端，喷头控制阀KM2线圈一端还连接电磁阀线圈一端，电磁阀线圈另一端分别连接处理器出液信号输出端和控制继电器常开触点一端，流量控制器一端连接喷头控制阀常闭触点一端，喷头控制阀常闭触点另一端连接放大器第一输入端，放大器第二输入端连接处理器放大信号输出端，流量控制器另一端连接处理器流量控制信号端，处理器电源端连接信号灯一端，信号灯另一端连接保险丝一端，保险丝另一端连接控制继电器常开触点另一端，处理器由STM16系列单片机进行信号处理。
本发明的原理及使用方法如下：
外套筒1作为本发明的主体骨架型结构，用来设置刷件2。侧部刷板2a、摇杆2c和内套筒3形成一个四连杆机构，可以通过调节内套筒3来调节侧部刷板2a到外套筒1外表面的距离。侧部刷板2a还用来设置侧部刷毛2b，通过该侧部刷毛2b能够直接用来刷洗杯子。内套筒3一方面通过摇杆2c来控制侧部刷板2a，一方面又通过与调节主杆4固定来受到调节主杆4的驱动。调节主杆4与外套筒1通过螺纹配合来实现稳定地连接，同时通过螺纹式的配合来对内套筒3进行驱动和控制。为了使得调节主杆4的安装设置更加稳定和牢固，设置了第二端板1b和第一端板1a平行，并与调节主杆4螺纹配合。同时使得调节主杆4伸出外套筒1，并在上端部设置底部刷毛5，利用底部刷毛5来刷洗水杯底部。针对部分深度较大的水杯，设置了加长杆7来增大长度，这样可以清洗深度更大的水杯。
在具体使用过程中，将本发明的主体部，包括外套筒1支撑起的多组刷件2放入到要清洗的水杯中。旋动调节主杆4，调节主杆4与内套筒3固定连接，旋动调节主杆4可以促使内套筒3进动。由于内套筒3与摇杆2c和侧部刷板2a构成四连杆机构，因此内套筒3的进动可以改变侧部刷板2a到外套筒1外壁的距离，以适应不同口径的水杯。
本发明通过如下步骤进行PID频率控制底部刷毛除污：
S1，启动控制开关，控制开关向处理器发送工作信号，处理器发送喷头开启信号，控制继电器通电后开启喷头控制阀，储液腔室的电磁阀开启，将清洁液通过导管注入喷头，喷头将清洁液喷洒在容器侧壁，初次清洗过程中喷头控制阀开启最大喷洒功率，将清洁液喷洒出去，然后通过侧壁刷毛进行清洁操作，设置清洗时间阈值，在达到阈值时，通过PID控制器调节喷头控制阀来调小喷洒功率，从而减少清洁液的喷洒；
S2，处理器启动振动电机振动信号，此时底部刷板带动底部刷毛开始振动，振动过程中，根据污渍的消除程度，通过PID控制器调节振动频率，配置振动频率阈值、以及输出功率阈值；
S3，通过处理器启动旋转电机，旋转电机带动底部刷板做离心运动，同时配合振动电机的工作，旋转电机根据污渍的附着状态，通过PID控制器调节相应的旋转输出功率，采用逐渐衰减的工作方法进行污渍清除，或者采用将旋转电机先增加到最大功率，清洁一定时间后，减小到最小功率，再清洁一段时间后，再次增大到最大功率，周而复始。
S4，启动旋转电机之前需首先启动振动电机，对污渍进行振动松散，振动过程中，通过PID控制器调节振动频率，当执行振动操作一定时间后，旋转电机启动工作，振动电机停止工作，旋转电机带动底部刷毛运动，污渍由于离心作用将污渍扫除干净，排除在容器侧壁四周，通过侧壁刷毛对污渍进行再次清洁，如果容器底部污渍没有完全消除，再次启动喷头控制阀从喷头喷射清洁液，振动电机和旋转电机同时工作，通过PID控制器进行功率间歇性调整，不断变换振动电机和旋转电机的工作频率，从而将污渍清除干净。
该过程需要按照上述顺序方法才能够更好的起到清洁作用，并且不会伤害容器内壁，保证清洁去污的高效可靠。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，其特征在于，包括外套筒(1)，所述外套筒(1)的外周设置有多组刷件(2)，所述刷件(2)包括竖直设置的侧部刷板(2a)，所述侧部刷板(2a)的外壁上设置有侧部刷毛(2b)，所述侧部刷板(2a)内壁的上端和下端分别铰接在摇杆(2c)的外端，所述摇杆(2c)穿过所述外套筒(1)，所述外套筒(1)铰接在所述摇杆(2c)的中部，所述外套筒(1)的内部设置有一个内套筒(3)，所述摇杆(2c)的内端铰接在所述内套筒(3)上；所述外套筒(1)的中心处从下往上穿设有调节主杆(4)，所述调节主杆(4)与所述外套筒(1)下端的第一端板(1a)螺纹连接，所述调节主杆(4)穿过所述内套筒(3)，并与所述内套筒(3)可转动连接；调节主杆(4)从外套筒(1)的上端穿出，且调节主杆(4)的上端设置有底部刷板(5)，底部刷板(5)的上端面设置有底部刷毛(6)；调节主杆(4)的下端通过螺纹连接有用于延长的加长杆(7)；
底部刷板(5)为双层设置，振动电机(13)均匀布局在双层设置的底部刷板(5)处，在主杆(4)下端侧壁设置控制开关(12)，控制开关(12)通过控制振动电机进行清洗工作；在主杆(4)上端与底部刷板(5)连接处设置旋转电机(14)，旋转电机(14)带动底部刷板(5)旋转运动；通过处理器振动信号输出端连接振动电机驱动电路信号输入端，振动电机驱动电路信号发送端连接振动电机信号接收端，处理器旋转信号发送端连接旋转电机信号接收端，处理器PID信号输出端连接PID控制器信号接收端，PID控制器信号第一发送端连接振动电机频率信号接收端，通过处理器对振动电机进行振动控制，同时PID控制器能够调节振动电机的振动频率，PID控制器信号第二发送端连接旋转电机频率信号接收端，处理器显示信号端连接LED显示器信号接收端。通过振动电机处理细微污渍，通过旋转电机对容器底部整体进行清洁；
侧部刷板(2a)和侧部刷毛(2b)之间的两侧设置喷枪(8)，喷枪(8)顶部的喷头通过喷头控制阀进行清洁液的喷洒，侧部刷板(2a)内部镂空，通过导管(9)与储液腔室(11)相连，储液腔室(11)内部设置电磁阀(10)控制导管(9)出液，在主杆(4)下端侧壁设置控制开关(12)，控制开关(12)通过控制继电器进行出液启停控制；
处理器工作信号端连接控制继电器(KM1)线圈一端，控制继电器线圈另一端分别连接处理器启停信号端和电磁阀(KM3)常开触点一端，电磁阀(KM3)常开触点另一端连接处理器出液信号输出端，处理器工作信号端连接喷头控制阀(KM2)线圈一端，喷头控制阀线圈另一端分别连接处理器流量控制信号端和控制继电器常开触点一端，控制继电器常开触点另一端连接电磁阀常开触点另一端，喷头控制阀(KM2)线圈一端还连接电磁阀线圈一端，电磁阀线圈另一端分别连接处理器出液信号输出端和控制继电器常开触点一端，流量控制器一端连接喷头控制阀常闭触点一端，喷头控制阀常闭触点另一端连接放大器第一输入端，放大器第二输入端连接处理器放大信号输出端，流量控制器另一端连接处理器流量控制信号端；
S1，启动控制开关，控制开关向处理器发送工作信号，处理器发送喷头开启信号，控制继电器通电后开启喷头控制阀，储液腔室的电磁阀开启，将清洁液通过导管注入喷头，喷头将清洁液喷洒在容器侧壁，初次清洗过程中喷头控制阀开启最大喷洒功率，将清洁液喷洒出去，然后通过侧壁刷毛进行清洁操作，设置清洗时间阈值，在达到阈值时，通过PID控制器调节喷头控制阀来调小喷洒功率，从而减少清洁液的喷洒；
S2，处理器启动振动电机振动信号，此时底部刷板带动底部刷毛开始振动，振动过程中，根据污渍的消除程度，通过PID控制器调节振动频率，配置振动频率阈值、以及输出功率阈值；
S3，通过处理器启动旋转电机，旋转电机带动底部刷板做离心运动，同时配合振动电机的工作，旋转电机根据污渍的附着状态，通过PID控制器调节相应的旋转输出功率，采用逐渐衰减的工作方法进行污渍清除，或者采用将旋转电机先增加到最大功率，清洁一定时间后，减小到最小功率，再清洁一段时间后，再次增大到最大功率，周而复始；
S4，启动旋转电机之前需首先启动振动电机，对污渍进行振动松散，振动过程中，通过PID控制器调节振动频率，当执行振动操作一定时间后，旋转电机启动工作，振动电机停止工作，旋转电机带动底部刷毛运动，污渍由于离心作用将污渍扫除干净，排除在容器侧壁四周，通过侧壁刷毛对污渍进行再次清洁，如果容器底部污渍没有完全消除，再次启动喷头控制阀从喷头喷射清洁液，振动电机和旋转电机同时工作，通过PID控制器进行功率间歇性调整，不断变换振动电机和旋转电机的工作频率，从而将污渍清除干净。
2.根据权利要求1所述的基于PID控制的全角度旋转清洁装置的工作方法，其特征在于，所述外套筒(1)内的下部还设置有第二端板(1b)，所述第二端板(1b)与所述第一端板(1a)平行设置，且所述调节主杆(4)穿过所述第二端板(1b)，并与该第二端板(1b)螺纹连接。
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