噴泉式洗面盆的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+SOLIDWORKS】
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一、市場(chǎng)調(diào)查研究:
本文所介紹的噴水式洗臉盆的設(shè)計(jì)基于紅外線反射原理,由紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、控制電路、電磁閥、電源等組成。當(dāng)人或事物靠近時(shí),其根據(jù)高矮自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào),繼電器動(dòng)作,控制水壓大小,再控制電磁閥得電吸合從而自動(dòng)打開(kāi)水源;反之則自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比,能夠提高水資源的使用效率。并且使用方便,且由于不需要用手接觸水龍頭,避免了病菌的傳播。該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用,可以廣泛用于商場(chǎng)、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場(chǎng)所。
二、設(shè)計(jì)方案:
基于以上對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有的噴水式的水龍頭性能分析,設(shè)計(jì)一款噴水式洗臉盆。
1、設(shè)計(jì)要求:
能快速根據(jù)不同人的身高要求噴出適當(dāng)高度的水柱,同時(shí)也能在人離開(kāi)時(shí)后,迅速停止水流的流出,從而起到節(jié)約水源的作用。
2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) :
本產(chǎn)品由洗臉盆的結(jié)構(gòu)裝置、以及紅外線感應(yīng)的水龍頭,以及壓力開(kāi)關(guān)以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。
3、洗臉盆外形設(shè)計(jì)如下圖:
反射式光電傳感器
反射式光電傳感器可以用來(lái)檢測(cè)地面明暗和顏色的變化,也可以探測(cè)有無(wú)接近的物體。此次設(shè)計(jì)的紅外線控制自動(dòng)水龍頭就運(yùn)用了它這個(gè)特點(diǎn)。光譜范圍,靈敏度,抗干擾能力,輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。這種光電傳感器的基本原理是,當(dāng)人或有物體接近時(shí),反射了紅外光,光敏元件接收到光信號(hào),從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,電磁閥作用,使水源打開(kāi)。
紅外線控制自動(dòng)水龍頭的控制過(guò)程是:當(dāng)人或物體靠近自動(dòng)水龍頭時(shí),紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)過(guò)后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼,最后驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥動(dòng)作打開(kāi)水源。根據(jù)人的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
3、 控制部分設(shè)計(jì):
1、控制電路硬件設(shè)計(jì)
如圖1。主要由單片機(jī)控制芯片,熱釋紅外二極管,數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電機(jī)電路,超聲波模塊等組成。
單片機(jī)是主要控制核心,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和各個(gè)部件運(yùn)作的管理。
熱釋紅外二極管主要用于判別是否是由人發(fā)出的紅外光,以此區(qū)分人與障礙物。
超聲波模塊主要用于測(cè)量人臉與臉盆底部的高度,將高度反饋給單片機(jī)后,單片機(jī)再?zèng)Q定噴水的高度。
水泵控制模塊主要是為方便單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制的接口,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變。
圖1
2、控制動(dòng)作流程設(shè)計(jì)
如圖2。
圖2
3、控制流程軟件設(shè)計(jì)
預(yù)定義
如圖3。本段預(yù)定義了控制芯片庫(kù),超聲波模塊,熱釋紅外探測(cè)器,DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換以及程序運(yùn)行一些中間變量和寄存器。
圖3
主程序
如圖4。本段是按照流程圖編寫。具體動(dòng)作參考流程圖。
圖4
超聲波讀取人臉位置
如圖5。對(duì)Trig進(jìn)行一個(gè)超過(guò)10us的高電平脈沖,等待Echo反饋一個(gè)高電平,當(dāng)電平時(shí)間處于10us-18ms之間時(shí),為正常測(cè)距。當(dāng)電平時(shí)間為36ms時(shí),為出現(xiàn)異常。反饋的高電平持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)測(cè)量距離關(guān)系為S=0.172*T(T單位為us,S單位為cm)。
圖5
初始化
如圖6。初始化主要的輸入引腳和需要使用的寄存器。
圖6
水泵控制
如圖7。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換來(lái)控制水泵的電壓,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控水泵的水壓。
圖7
中斷設(shè)置
如圖8。外部中斷和定時(shí)器用于超聲波的反饋電平持續(xù)時(shí)間測(cè)量。
圖8
延時(shí)子程序
如圖9。延時(shí)程序用于產(chǎn)生脈沖的等待時(shí)間和兩個(gè)工作周期之間的等待。
圖9
心 得 體 會(huì)
1、從設(shè)計(jì)創(chuàng)意到完成作品的加工制作,我們經(jīng)歷了資料的檢索、查詢、整理與分析,數(shù)據(jù)處理能力得到提升;方案的不斷修改與完善讓我們學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)與加工要統(tǒng)籌兼顧;在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品加工中我們將專業(yè)知識(shí)充分運(yùn)用到了實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。在整個(gè)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中我們進(jìn)一步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的步驟和要領(lǐng),深刻體會(huì)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性,同時(shí)團(tuán)隊(duì)成員綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力得到了很大的提高。
2、本次制作充分將所掌握的課本知識(shí)融入其中,比如把《機(jī)械原理》,計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)運(yùn)用到機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,運(yùn)用《solidworks入門》、《金屬工藝學(xué)》和《PLC編程技術(shù)》知識(shí)結(jié)合plc編程、solidworks軟件對(duì)零件進(jìn)行了合理的選材和設(shè)計(jì)加工制造。
3、從早期的設(shè)計(jì)構(gòu)思到作品加工完成,我們深刻認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)與理論往往有較大差距,理論設(shè)想需要得到實(shí)驗(yàn)和實(shí)際產(chǎn)品的驗(yàn)證,機(jī)械設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)不斷循環(huán)反復(fù)完善的過(guò)程。通過(guò)參與作品制作,我們學(xué)到了不少實(shí)用知識(shí),真正體會(huì)到實(shí)踐出真知的道理。
4、當(dāng)我們耐心地解決一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題時(shí),體會(huì)到機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)牽一發(fā)而動(dòng)全身的工作。因此在加工制造之前考慮整體機(jī)構(gòu)各方面因素的時(shí)候要非常嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)求全面,在追求功能的實(shí)現(xiàn)的同時(shí),必須充分地考慮到實(shí)際加工的困難、產(chǎn)品的性價(jià)比等??傊?,機(jī)械設(shè)計(jì)要“理論結(jié)合實(shí)際”。
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