专利名称：智能吸尘器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及吸尘器的结构特征，尤其涉及一种智能吸尘器。
吸尘器是现代社会的产物，目的是满足人们对于现代方便生活的追求。一般的吸尘器能够以足够的吸尘能力和比较方便的操作来取代传统的清洁工具，并且以美观的外表来为家庭增添现代化气息，这的确能够满足一部分用户的基本需求，因此吸尘器成了目前家庭的常用电器之一。
然而随着社会的进步，人们的工作越来越繁忙，消费水平越来越高，同时也由于家电自动化程度的普遍改善，消费者对吸尘器的要求也越来越高。目前市场上的吸尘器的不足主要有以下体现在以下几个方面1)用于地面吸尘的吸尘器，都只能在有插头，电线的拖累下工作，这样对于比较大的或是障碍物比较多的房间，就特别不方便，同时对儿童也极不安全；2)几乎所有的吸尘器都是非智能的，不能称为自动化电器，因为它们只能在人的操纵下进行工作，这对于人来说，还是不能从繁琐的家务中解脱出来，仍然是不方便的；3)厂家研究的目标，大都趋于复杂化，有的力求适用性强，有的力求可调吸力，有的力求功能多种多样，但是却忽略了简单、方便，没有向自动化跨出有决定意义的一步；4)目前市场上的吸尘器的市场定位都没有考虑到人口老龄化的问题，而事实是未来几十年内，我国乃至世界的人口老龄化问题相当严重，因此，这是许多目前吸尘器的严重危机；本实用新型的目的是提供一种方便、全自动、安全的智能吸尘器。
为了达到上述目的本实用新型采取下列措施智能吸尘器是由超声发射电路在单片机时序和多路选择电路的控制下，发射固定频率的超声波，其中超声频率由超声脉冲发生电路决定，然后超声接收电路在单片机时序信号和多路选择电路的控制下接收超声波反射信号，接收的信号经过信号处理电路作进一步处理后，输入单片机电路的中断脚，由单片机电路的程序进行复杂的判断、计算，并且产生步进电机的控制信号，最后由电机驱动电路直接驱动电机做出相应的直行或左右转的动作，电源部分是由电源调整部件提供，分别提供正负的稳压电源；所说超声波信号产生的振荡电路是一个555芯片，它与外围的电阻第一电阻、第十一电阻、第十二电阻；第一电容，共同构成一个多谐振荡器，振荡的产生是由电源经过第一电阻、第十一电阻、第十二电阻向第一电容充放电而形成的。
本实用新型的优点1)同类的产品相比较，我们的产品向着自动化、智能化跨出了具有决定意义的一步。我们从人机工程的角度，着重人性化设计，方便安全，充分考虑到了目前吸尘器存在的智能化方面的不足，体现向自动化方面迈进的超前意识。
2)我们设计的产品在电源方面，采用内置工作电源，简化了电源电路，减小了功耗，废除了插头、电线，从而克服了市场上吸尘器由电源引起的有关方便性和安全性的不足。
3)我们设计的产品在智能方面，从人机工程的角度，考虑了人口老龄化问题，能在无人操纵的环境中自动发现、避开障碍，寻找没有障碍的方向，继续吸尘。对于人来说，所要做的只是轻轻一按“开启”按钮，剩下的工作由我们的智能吸尘器来独立完成，从而在吸尘器自动化方面有了决定意义的进步。
4)我们设计的产品从具体的功能实现上，由于采用了步进电机驱动，使得在转向上行动自如，不存在死角和最小转弯半径，从而大大增强了工作的可靠性；由于采用了先进的超声机构，灵敏度高，也进一步保证了产品工作的可靠性。
以下结合附图作详细说明
图1是智能吸尘器总体框图；图2是本实用新型脉冲发生电路图；图3是本实用新型单片机的电路图；图4是本实用新型信号处理电路图。
如
图1所示，首先超声发射电路3在单片机时序信号和多路选择电路4的控制下，发射固定频率的超声波，其中超声频率由超声脉冲发生电路2决定，然后超声接收电路5在单片机时序信号和多路选择电路4的控制下接收超声波反射信号，接收的信号经过信号处理电路6作进一步处理后，输入单片机电路1中断脚，由单片机的程序进行复杂的判断、计算，并且产生步进电机的控制信号，最后由电机驱动电路7直接驱动电机做出相应的直行或左右转的动作。电源部分是由电源调整部件8提供，分别提供正负的稳压电源。
如图2所示，超声波信号产生的振荡电路，其核心是一个555芯片。它与外围的电阻电阻R1、R11、R12；电容C1，共同构成一个多谐振荡器。振荡的产生是由电源VCC经过电阻R1、R11、R12向C1充放电而形成的。
振荡信号为周期固定的方波，其占空比，是由R1的阻值与R11、R12阻值和之比决定的。通过微调R12的阻值，不仅可以调节占空比，还可以调整信号的频率。最终形成的超声波信号经555芯片的3脚输出。C2用来滤去电源与地之间的高频信号。
如图3所示，智能吸尘器的单片机控制电路，由单片机以及相应的外围电路构成。
单片机输出循环扫描信号在吸尘器运行过程中单片机向1～6脚这六个I/O口循环输出路选信号(高电平)。通过这些路选信号，控制多路选择模块中的模拟开关，从而实现信号发射和接收的循环控制。其中1、2、3脚这三个I/O口分别控制三路信号的接收；4、5、6脚这三个I/O口分别控制三路信号的发射。信号处理外部接收信号经多路选择模块，信号处理模块后最终接入单片机的12脚INTO端。单片机接收到信号后，作相应的判断及处理。从而确定转向的策略。驱动信号的产生单片机的21、22、23、24脚和25、26、27、28脚是独立的两组I/O口，分别经一个缓冲器与一个四相步进电机驱动器相连。单片机根据已确定的转向策略，向两控制口输出驱动信号，控制电机实现转向功能。
另外，与单片机的9脚RESET端相连的电阻R26、R24，电容C23，按键开关S1共同构成了单片机的复位电路。当S1按下时整个系统复位。单片机的18、19脚外接晶振J1和电容C21、C22，它与单片机的内部电路共同构成单片机的振荡源。
如图4所示，信号处理电路，由跟随器，滤波电路，比较电路三部分组成。集成运放F7是一个信号跟随器，它有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗。信号由运放的3脚输入，6脚输出。输出信号始终跟随输入信号的变化。因而在电器上起到了一定的隔离效果。运放F5、F6以及相应的外围电阻R19、R22、R21、R2、R25、R27和电容C17、C18、C19、C20共同构成了滤波电路。该滤波电路是利用运放的截止频率由外接电容决定来实现的。电路的通频带宽由C17、C18、C19、C20电容值决定。
经过滤波后的信号经电容C16耦合到运放F4的2脚。运放F4与电阻R20、R23、R28构成有滞回的比较器，比较电平由电阻R20、R23的阻值和与电阻R28的阻值之比决定。当运放F4的2脚上的信号达到比较电平时运放F4的6脚上就产生跳变(由低到高或由高到低)。最后，产生的方波经二极管Z1截去负边信号，再经二个缓冲器整形，送往单片机的中断脚12。
权利要求1.一种智能吸尘器，其特征在于超声发射电路[3]在单片机时序信号和多路选择电路[4]的控制下，发射固定频率的超声波，其中超声频率由超声脉冲发生电路[2]决定，然后超声接收电路[5]在单片机时序和多路选择电路[4]的控制下接收超声波反射信号，接收的信号经过信号处理电路[6]作进一步处理后，输入单片机[1]中断脚，由单片机的程序进行复杂的判断、计算，并且产生步进电机的控制信号，最后由电机驱动电路[7]直接驱动电机做出相应的直行或左右转的动作，电源部分是由电源调整器[8]提供，所说超声波信号产生的振荡电路是一个555芯片，它与外围的电阻电阻[R1]、电阻[R11]、电阻[R12]；电容[C1]，共同构成一个多谐振荡器，振荡的产生是由电源VCC经过电阻[R1]、电阻[R11]、电阻[R12]向电容[C1]充放电而形成的。
2.根据权利要求1所述的智能吸尘器，其特征在于它的单片机控制电路，主要由单片机以及相应的外围电路构成，单片机输出循环扫描信号，在吸尘器运行过程中单片机[1]向1～6脚这六个I/O口循环输出路选信号，通过这些路选信号，控制多路选择模块中的模拟开关，从而实现信号发射和接收的循环控制，其中1、2、3脚这三个I/O口分别控制三路信号的接收；4、5、6脚这三个I/O口分别控制三路信号的发射；信号处理，外部接收信号经多路选则模块，信号处理模块后最终接入单片机[1]的12脚INTO端，单片机接收到信号后，作相应的判断及处理，从而确定转向的策略；驱动信号的产生，单片机[1]的21、22、23、24脚和25、26、27、28脚是独立的两组I/O口，分别经一个缓冲器与一个四相步进电机驱动器相连，单片机[1]根据已确定的转向策略，向两控制口输出驱动信号，控制电机实现转向功能；另外，与单片机[1]的9脚RESET端相连的电阻电阻[R26]、电阻[R24]，电容[C23]，按键开关[S1]共同构成了单片机的复位电路，当[S1]按下时整个系统复位，单片机的18、19脚外接晶振[J1]和电容[C21]、电容[C22]，它与单片机的内部电路共同构成单片机的振荡源。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能吸尘器，其特征在于所说的信号处理电路是由跟随器，滤波电路，比较电路三部分组成，集成运放[F7]是一个信号跟随器，它有较高的输入电阻和较小的输出阻抗，信号由运放的3脚输入，6脚输出，输出信号始终跟随输入信号的变化，因而在电器上起到了一定的隔离效果，运放[F5]、[F6]以及相应的外围电阻[R19]、电阻[R22]、电阻[R21]、电阻[R2]、电阻[R25]、电阻[R27]和电容[C17]、电容[C18]、电容[C19]、电容[C20]共同构成了滤波电路，该电路的滤波特性是利用运放的截止频率由外接电容决定而实现的，电路的通频带宽由电容[C17]、[C18]、[C19]、[C20]电容值决定，经过滤波后的信号经电容[C16]耦合到运放[F4]的2脚，运放[F4]与电阻[R20]、电阻[R23]、电阻[R28]构成有滞回的比较器，比较电平由电阻[R20]、电阻[R23]的阻值和与电阻[R28]的阻值之比决定，当运放[F4]的2脚上的信号达到比较电平时运放[F4]的6脚上就跳变一下(由低到高或由高到低)，最后，产生的方波经二极管[Z1]截去负边信号，再经二个缓冲器整形，送往单片机的中断脚12。
专利摘要本实用新型公开了一种智能吸尘器。它是由超声发射电路在单片机时序和多路选择电路的控制下,发射固定频率的超声波,其中超声频率由超声脉冲发生电路决定,然后超声接收电路在单片机时序和多路选择电路的控制下接收超声波反射信号,接收的信号经过信号处理电路处理后,输入单片机中断脚,最后由电机驱动电路直接驱动电机做出相应的直行或左右转的动作。本实用新型方便安全,简化了电源电路,减小了功耗,着重人性化设计和智能化设计。
文档编号A47L5/00GK2395679SQ99253148
公开日2000年9月13日 申请日期1999年11月12日 优先权日1999年11月12日
发明者潘云鹤, 孙守迁, 庄越挺, 陈纯, 杨颖 , 门素琴, 江辉, 侯宏伦, 周立钢, 诸晓琴, 朱世祥, 马翔, 李棫, 荀小翔, 蔡中堂 申请人:浙江大学