CN110230461A - 一种自动清洗的窗户及清洗方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动清洗的窗户及清洗方法，包括窗主体、清洁装置和开关窗装置；窗主体的一侧通过转轴设置在窗安装位置上，开关窗装置设置在转轴上；清洁装置设置在窗主体上；开关窗装置用于打开或关闭窗主体；本发明中所设置的出水孔位于高速旋转清洗毛刷上，高速旋转的出水能够令水雾化，有效避免水流过大造成的水资源浪费，毛刷清洁后，再次使用超声波模块通过发出超声波对窗户进行清洗，然后经过两次刮擦，能有效去除玻璃上残留的水迹，提高设备的清洁力度。不用人工清洗，解决安全性问题。

Description

一种自动清洗的窗户及清洗方法
技术领域
本发明属于智能家居设备技术领域，特别涉及一种自动清洗的窗户及清洗方法。
背景技术
随着生活水平的提高，居住体验在生活中越发重要，用户们对窗户的清理需求也逐渐增加，传统清洁外侧窗户，用水喷洗、刷子清洁，往往较为耗时耗力，水资源浪费，污水处理较为困难，玻璃上容易留下水迹，使得清理效果也不尽人意，还存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动清洗的窗户及清洗方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动清洗的窗户，包括窗主体、清洁装置和开关窗装置；窗主体的一侧通过转轴设置在窗安装位置上，开关窗装置设置在转轴上；清洁装置设置在窗主体上；开关窗装置用于打开或关闭窗主体；
窗主体包括矩形框架和玻璃，玻璃设置在矩形框架内；矩形框架沿窗主体高度方向设置有齿条导轨；
清洁装置包括壳体、电机、橡胶刮条和毛刷；壳体为单侧开口的长条形壳体，其宽度和窗主体上的玻璃宽度相匹配；壳体外侧两端均设置有电机，壳体外侧的两侧面均设置有橡胶刮条；毛刷沿壳体长度方向设置在壳体的内侧；电机的输出端固定设置在壳体上，电机的外壳为齿轮状，电机的外壳齿轮与齿条导轨相啮合。
进一步的，壳体内部还设置有储水箱、清洁剂存储箱、混合液箱、超声波雾化器和超声波模块；储水箱、清洁剂存储箱和混合液箱均固定设置在壳体内顶板上，且储水箱和清洁剂存储箱分别与混合液箱联通，超声波模块连接超声波雾化器，毛刷连接混合液箱；壳体上还开设有注水孔，注水孔与储水箱连通。
进一步的，橡胶刮条的边缘还设置有海绵条；清洁装置的两端均设置有U型卡扣卡在窗户主体边缘。
进一步的，开关窗装置包括开关窗电机、带轮、环形带和环形卡扣；带轮固定套设在转轴上，开关窗电机固定设置在窗户主体顶端；开关窗电机的输出端与带轮之间通过环形带连接，窗户主体上还固定设置有环形卡扣，环形带穿过环形卡扣设置。
进一步的，窗户主体上还设置有单片机、AHT15雨滴传感器、透光传感器和DY-A1型PM2.5传感器；AHT15雨滴传感器、透光传感器和DY-A1型PM2.5传感器均连接到单片机；透光传感器通过连杆连接在窗户边框上；DY-A1型PM2.5传感器和AHT15雨滴传感器均设置在窗户主体的边缘；电机和开关窗电机均连接到单片机。
进一步的，窗户主体的边缘一周设置有太阳能板，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接单片机、电机和开关窗电机；单片机为STC89C51型号单片机。
进一步的，毛刷为中空结构，毛刷内部与混合液箱连通；毛刷上均匀设置有若干出水孔；毛刷的两端通过套筒连接到电机的壳体上，电机的输出轴设置在套筒内。
进一步的，窗主体的下端设置有污水收集池，污水收集池的入口设置有滤网。
进一步的，一种自动清洗的窗户的清洗方法，包括以下步骤：
步骤1，透光性传感器检测，达到清洗标准，传感器信号传入单片机；
步骤2，此时若窗户初始开启状态，则开关窗电机转动，带动带轮转动，使窗户关闭；
步骤3，两个电机转动，带动毛刷转动，水和清洁剂在毛刷作用下充分混合清洗，超声波模块开始发出超声波，同时，电机运转控制毛刷竖直向下移动，外壳的橡胶刮条对毛刷清洗过的玻璃面进行刮擦，使污水向下留，同时橡胶刮条后端附加的海绵对玻璃面进行水迹清除；
步骤4，当橡胶刮条达到玻璃下边缘时，污水沿着橡胶刮条下端斜槽经过过滤网过滤后流入污水收集池；单片机控制电机反转，使整个清洗装置返回到初始位置，清洗结束。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明中所设置的出水孔位于高速旋转清洗毛刷上，高速旋转的出水能够令水雾化，有效避免水流过大造成的水资源浪费，毛刷清洁后，再次使用超声波模块通过发出超声波对窗户进行清洗，然后经过两次刮擦，能有效去除玻璃上残留的水迹，提高设备的清洁力度。不用人工清洗，解决安全性问题。
本发明窗户表面由太阳能板覆盖，并连接蓄电池，晴天时太阳能板给蓄电池充电，以保证各个时间使用的能源都来自太阳能，清洁环保。
本发明通过传感器实现实时感应，在pm2.5超标，雨雪等恶劣天气时，传感器发出信号，窗户自动关闭，有效解决了关窗不及时和窗户位置不方便手动关闭时的关窗问题。
本发明采用透光传感器，自动识别窗户干净与否，一旦透光率不满足额定值，则启动自动清洗系统，无须人为启动装置，高智能化。
窗框侧面设有污水导槽，并在窗户下端设有污水收集箱，可以将收集的污水取出，用于冲马桶等循环利用，节约能源。
本发明采用该领域未涉及使用的超声波辅助清洗装置，对于窗户边角的不易通过冲洗去除的污渍达到很好的清洁作用，且对于清洁度高的窗户也可以达到理想的效果。
附图说明
图1为窗户整体正视图
图2为齿条与齿轮外壳电机连接示意图
图3为外壳内部结构剖面图
图4为雨滴传感器与PM2.5传感器位置示意图
图5为电机驱动实现开关窗结构图
图6为毛刷结构放大图
图7为透光传感器安装方式图
图8为功能流程图
图9为单片机管脚连接图
1-太阳能板，2-毛刷，3-电机，4-齿条导轨，8-橡胶刮条，9-带轮10-外壳，101储水箱，102-清洁剂储存箱，103注水孔，104混合液箱，105超声波雾化器，106-超声波模块，14-污水收集池，16-透光传感器，17-连杆，18-DY-A1型PM2.5传感器，19-AHT15雨滴传感器，20-环形带，21-环形卡扣。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图9，一种自动清洗的窗户，包括窗主体、清洁装置和开关窗装置；窗主体的一侧通过转轴设置在窗安装位置上，开关窗装置设置在转轴上；清洁装置设置在窗主体上；开关窗装置用于打开或关闭窗主体；
窗主体包括矩形框架和玻璃，玻璃设置在矩形框架内；矩形框架沿窗主体高度方向设置有齿条导轨4；
清洁装置包括壳体10、电机3、橡胶刮条8和毛刷2；壳体10为单侧开口的长条形壳体，其宽度和窗主体上的玻璃宽度相匹配；壳体10外侧两端均设置有电机3，壳体10外侧的两侧面均设置有橡胶刮条8；毛刷2沿壳体10长度方向设置在壳体10的内侧；电机3的输出端固定设置在壳体10上，电机3的外壳为齿轮状，电机3的外壳齿轮与齿条导轨4相啮合。
壳体10内部还设置有储水箱101、清洁剂存储箱102、混合液箱104、超声波雾化器105和超声波模块106；储水箱101、清洁剂存储箱102和混合液箱104均固定设置在壳体10内顶板上，且储水箱101和清洁剂存储箱102分别与混合液箱104联通，超声波模块106连接超声波雾化器105，毛刷2连接混合液箱104；壳体10上还开设有注水孔103，注水孔103与储水箱101连通。
橡胶刮条8的边缘还设置有海绵条；清洁装置的两端均设置有U型卡扣卡在窗户主体边缘。
开关窗装置包括开关窗电机6、带轮9、环形带20和环形卡扣21；带轮9固定套设在转轴上，开关窗电机6固定设置在窗户主体顶端；开关窗电机6的输出端与带轮9之间通过环形带连接，窗户主体上还固定设置有环形卡扣21，环形带穿过环形卡扣21设置。
窗户主体上还设置有单片机、AHT15雨滴传感器19、透光传感器16和DY-A1型PM2.5传感器18；AHT15雨滴传感器19、透光传感器16和DY-A1型PM2.5传感器18均连接到单片机；透光传感器16通过连杆17连接在窗户边框上；DY-A1型PM2.5传感器18和AHT15雨滴传感器19均设置在窗户主体的边缘；电机3和开关窗电机6均连接到单片机。
窗户主体的边缘一周设置有太阳能板1，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接单片机、电机3和开关窗电机6；单片机为STC89C51型号单片机。
毛刷2为中空结构，毛刷2内部与混合液箱104连通；毛刷2上均匀设置有若干出水孔；毛刷2的两端通过套筒连接到电机3的壳体上，电机3的输出轴设置在套筒内。
窗主体的下端设置有污水收集池14，污水收集池14的入口设置有滤网。
一种自动清洗的窗户的清洗方法，包括以下步骤：
步骤1，透光性传感器检测，达到清洗标准，传感器信号传入单片机；
步骤2，此时若窗户初始开启状态，则开关窗电机转动，带动带轮9转动，使窗户关闭；
步骤3，两个电机3转动，带动毛刷2转动，水和清洁剂在毛刷作用下充分混合清洗，超声波模块开始发出超声波，同时，电机运转控制毛刷竖直向下移动，外壳10的橡胶刮条对毛刷清洗过的玻璃面进行刮擦，使污水向下留，同时橡胶刮条后端附加的海绵对玻璃面进行水迹清除；
步骤4，当橡胶刮条达到玻璃下边缘时，污水沿着橡胶刮条下端斜槽经过过滤网过滤后流入污水收集池；单片机控制电机3反转，使整个清洗装置返回到初始位置，清洗结束。
供能装置包括包覆在窗框周围的太阳能板1及蓄电池，太阳能板所收集的能量由蓄电池储存。
电机外壳设计为齿轮形状的结构，电机输出轴固定在清洗外壳上，伸出轴长5-8mm，固定电机输出轴，从而令电机外壳转动，减小体积同时降低了传递时能量的损耗，传动更高效。
所述的感应装置包括位于窗框边缘的环境传感器，具体包括AHT15雨滴传感器、透光传感器、DY-A1型PM2.5传感器，传感的功能包括PM2.5，雨雪等，以及负责检测玻璃干净程度的透光传感器。
电路部分采用STC89C51型号单片机，与安装在窗框上的AHT15雨滴传感器、透光传感器、DY-A1型PM2.5传感器相连，传感器安装位置依照实际空间需求，无特殊需求可按照图4位置安装，单片机通过传感器信号控制相应电机完成功能。
透光传感器通过连杆连接在窗户边框上。
对于所述的AHT15雨滴传感器，当AHT15雨滴传感器的感应板上没有水滴时,其D0口输出高电平,电机不动作；有雨滴时,D0口输出低电平,电机动作,电机带动带轮转动，带轮带动环形带传动，环形带与固定在窗框上的卡扣相连，电机转动通关环形带传动从而带动窗框移动，实现窗户的开关。,当擦去水滴时又恢复到高电平输出状态。通过STC89C51对数据的处理控制步进电机的正反转，实现窗户的开关。
对于所述的DY-A1型PM2.5传感器，其D0口与STC89C51的P2.4端口相连，当PM2.5浓度到达一定值域时，将DY-A1型PM2.5传感器检测到的信号传给单片机，对控制开关窗户的步进电机进行控制，关闭窗户。
对于所述的透光传感器，发射端于接收端置于玻璃两侧，且发射端与接收端通过连杆支撑使之各离玻璃有3～5毫米间隙。其TXD口接单片机的RXD端口，透光率检测仪的外部器件主要为红外线光源发射器和光探测器一对对管，探测器接受穿透玻璃的红外线，比较穿透前和穿透后红外线光强差值，当差值达到一定值域，即表明窗户玻璃附着灰尘较多需要清洗，光探测器输出信号送到STC89C51单片机系统进行信号的采集，控制清洗装置的电机转动，实现窗户清洗功能。
由于单片机I/O口不足以驱动步进电机，步进电机需要外接驱动器，驱动器端口连接STC89C51的P1.2～P1.7口，步进电机采用4相混合式。
清洗装置与玻璃板同宽并依靠齿轮，齿条导轨实现上下移动，所述的清洁剂出孔位于外壳的下端，所述的橡胶刮条连接在外壳外侧并与玻璃面贴合，所述的清洁剂出孔方向朝向外壳内侧面对玻璃板且喷洒范围位于毛刷下方。橡胶刮条结构为上厚下薄，中后方嵌入等长度海绵贴合玻璃。
对于所述的超声波模块与电机使用同一电源，保证在开始清洁时超声波开始工作，开始工作后超声波模块发出40kHz的高频振荡，使超声波模块与玻璃之间的空气也产生高频的震荡，高频振荡传播到介质—毛刷清洁留下的水膜中，超声波在水膜中疏密相同的向前辐射，使水膜流动而产生大量的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，进而在水膜内连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击玻璃的表面，使玻璃的表面上的污垢迅速剥落，从而达到玻璃表面净化的目的，对于窗户边角的不易通过冲洗去除的污渍达到很好的清洁作用，且对于清洁度高的窗户也可以达到理想的效果。

Claims (9)

1.一种自动清洗的窗户，其特征在于，包括窗主体、清洁装置和开关窗装置；窗主体的一侧通过转轴设置在窗安装位置上，开关窗装置设置在转轴上；清洁装置设置在窗主体上；开关窗装置用于打开或关闭窗主体；
窗主体包括矩形框架和玻璃，玻璃设置在矩形框架内；矩形框架沿窗主体高度方向设置有齿条导轨(4)；
清洁装置包括壳体(10)、电机(3)、橡胶刮条(8)和毛刷(2)；壳体(10)为单侧开口的长条形壳体，其宽度和窗主体上的玻璃宽度相匹配；壳体(10)外侧两端均设置有电机(3)，壳体(10)外侧的两侧面均设置有橡胶刮条(8)；毛刷(2)沿壳体(10)长度方向设置在壳体(10)的内侧；电机(3)的输出端固定设置在壳体(10)上，电机(3)的外壳为齿轮状，电机(3)的外壳齿轮与齿条导轨(4)相啮合。
2.根据权利要求1所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，壳体(10)内部还设置有储水箱(101)、清洁剂存储箱(102)、混合液箱(104)、超声波雾化器(105)和超声波模块(106)；储水箱(101)、清洁剂存储箱(102)和混合液箱(104)均固定设置在壳体(10)内顶板上，且储水箱(101)和清洁剂存储箱(102)分别与混合液箱(104)联通，超声波模块(106)连接超声波雾化器(105)，毛刷(2)连接混合液箱(104)；壳体(10)上还开设有注水孔(103)，注水孔(103)与储水箱(101)连通。
3.根据权利要求1所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，橡胶刮条(8)的边缘还设置有海绵条；清洁装置的两端均设置有U型卡扣卡在窗户主体边缘。
4.根据权利要求1所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，开关窗装置包括开关窗电机(6)、带轮(9)、环形带(20)和环形卡扣(21)；带轮(9)固定套设在转轴上，开关窗电机(6)固定设置在窗户主体顶端；开关窗电机(6)的输出端与带轮(9)之间通过环形带连接，窗户主体上还固定设置有环形卡扣(21)，环形带穿过环形卡扣(21)设置。
5.根据权利要求4所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，窗户主体上还设置有单片机、AHT(15)雨滴传感器(19)、透光传感器(16)和DY-A(1)型PM2.(5)传感器(18)；AHT(15)雨滴传感器(19)、透光传感器(16)和DY-A(1)型PM2.(5)传感器(18)均连接到单片机；透光传感器(16)通过连杆(17)连接在窗户边框上；DY-A(1)型PM2.(5)传感器(18)和AHT(15)雨滴传感器(19)均设置在窗户主体的边缘；电机(3)和开关窗电机(6)均连接到单片机。
6.根据权利要求5所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，窗户主体的边缘一周设置有太阳能板(1)，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接单片机、电机(3)和开关窗电机(6)；单片机为STC(89)C(51)型号单片机。
7.根据权利要求2所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，毛刷(2)为中空结构，毛刷(2)内部与混合液箱(104)连通；毛刷(2)上均匀设置有若干出水孔；毛刷(2)的两端通过套筒连接到电机(3)的壳体上，电机(3)的输出轴设置在套筒内。
8.根据权利要求1所述的一种自动清洗的窗户，其特征在于，窗主体的下端设置有污水收集池(14)，污水收集池(14)的入口设置有滤网。
9.一种自动清洗的窗户的清洗方法，其特征在于，基于权利要求1至8任意一项所述的一种自动清洗的窗户，包括以下步骤：
步骤1，透光性传感器检测，达到清洗标准，传感器信号传入单片机；
步骤2，此时若窗户初始开启状态，则开关窗电机转动，带动带轮(9)转动，使窗户关闭；
步骤3，两个电机(3)转动，带动毛刷(2)转动，水和清洁剂在毛刷作用下充分混合清洗，超声波模块开始发出超声波，同时，电机运转控制毛刷竖直向下移动，外壳(10)的橡胶刮条对毛刷清洗过的玻璃面进行刮擦，使污水向下留，同时橡胶刮条后端附加的海绵对玻璃面进行水迹清除；
步骤4，当橡胶刮条达到玻璃下边缘时，污水沿着橡胶刮条下端斜槽经过过滤网过滤后流入污水收集池；单片机控制电机(3)反转，使整个清洗装置返回到初始位置，清洗结束。
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