李思圆 佛山市高明区技工学校 广东佛山 528531
自洁外窗研究报告
李思圆 佛山市高明区技工学校 广东佛山 528531
【文章摘要】
本项目通过自制的湿度传感器让单片机输出信号来控制继电器动作，再由继电器控制电机正反转带动机械机构运动以实现自动清洗玻璃功能，该装置简单实用，成本较低，集高效、节能、环保、智能、安全于一体，十分人性化。
【关键词】
玻璃；机械机构；自动清洗
1 项目背景
在6月中旬某个星期六，在街上看到一“蜘蛛人”正在高空清洁高楼的玻璃外窗，高楼大厦都注重外表，尤其是星级酒店一年要清洗一两次，这一行业就业前景相当乐观，利润空间很大，而且楼层越高，工资就越高。但存在较大的安全隐患。北京市安监局局长张家明说，“高空蜘蛛人绝对是一个高危工种，北京平均一年有40人在从事大楼清洗、空调安装等高空作业时死亡。”清洁这一件小事关乎到性命安全。如果能解决自动清洗高处的外窗，既可避免擦窗时可能带来的种种意外，保障生命和财产的安全，还能节省时间和成本。于是萌生了创作全自动擦洗外窗机的想法，开始了“自洁外窗”的制作。
图1 “高空蜘蛛人”正在清洗大厦外窗
图2 电路原理图
表1 电路元件成本（元）
2 创作思路及制作原理
思考制作这个“自洁外窗”的思路，作为实物展示，考虑把机械部分和电气部分以及实物外形相结合。一开始尝试运用直流电机正反转和单片机的知识来完成这个作品。利用太阳能板给废旧的蓄电池充电，让蓄电池给电路供电，下雨的时候，通过自制的湿度传感器让单片机输出信号来控制继电器工作，再由继电器控制电机正反转带动机械机构实现玻璃外窗的清洗，最终实现自动擦窗的功能。此装置成本低，节省人力，且安全环保节能。用较低的成本，最大限度地利用了可再生资源（太阳能、雨水）来实现了自动擦窗的功能。
3 同类型设计查新
在比较同类发明制作后发现，现实中也有擦窗机。一种是智能电动擦窗机，它利用真空吸盘吸附玻璃擦窗，但时间长了吸盘的吸力下降，擦窗机会坠落造成设备损坏甚至砸到无辜路人，此类擦窗机还需要人手开启才能工作，它不能真正实现无需人手的自动化理念，且成本高；另一种是手动的磁性玻璃擦，不仅浪费人力效率低，还很容易夹到手和打碎玻璃，这种擦窗器已慢慢被社会淘汰。
4 电路原理
利用太阳能给废旧的蓄电池充电，让蓄电池给电路供电，下雨的时候，通过自制的湿度传感器让单片机输出信号来控制继电器工作，再由继电器控制电机正反转带动机械机构实现自动清洗玻璃外窗功能，最终实现自动擦外窗的功能。电路中还带有一手动定时开关，在不下雨时，对外窗进行定时清洗，方便快捷。图2为电路原理图。
5 制作过程
该外窗清洁宝主要包括电气部分和机械部分，为了能更好地完成工件，制作过程如下：
先负责电路设计、焊接和调试；进行元器件的安装；然后负责外窗工件的外形设计和加工、湿度传感器的制作、机械结构的配合；最后撰写研究报告。
6 元件购买与成本核算
原理图上所采用的元器件，一部分是在老师的带领下，我们到电子元件商店购买的；一部分通过网购，购买了单片机、直流电流机、丝杆等。电气部分和机械部分加上其他耗材整个作品的成本大约300元左右。
7 制作意义和改进措施
“自洁外窗”这个作品以机械结构为主，借助单片机控制系统，产生机械动作，智能化、高效、节能，简单实用，适用于普通家庭、办公室窗户的玻璃窗清洁工作。对于高楼大厦等建筑的玻璃外窗，其价值体现得更明显，既可避免擦窗时可能带来的种种意外，保障生命和财产的安全，同时方便实用，操作性强。另外，它作为一款平面工作机，无弧度转向设计，能保证有较大的擦拭面积，死角较小。但由于时间较仓促，制作方面仍有待完善，如可借助液晶显示模块，对工作时间进行预先设定；或对玻璃的擦拭速度进行调节并显示，方便使用者使用。
