一种具有自动调节水平功能的家电底座的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有自动调节水平功能的家电底座，主要由水平检测模块(1)、微控制器模块(2)、升降调节模块(3)组成。其中，水平检测模块(1)主要由角度传感器(4)和AD转换电路(5)组成；升降调节模块(3)主要由驱动电路(6)、四个步进电机(7)、四个支撑装置(8)、四个螺纹托架(9)组成。本实用新型通过水平检测模块(1)检测家电放置平面相对于水平面的倾斜状况，由微控制器模块(2)对水平检测模块(1)检测的数据进行分析计算，控制升降调节模块(3)调节家电底座的水平。本实用新型不需人工操作，简单便捷，且精度高，适用范围广，能适应不同环境的地面。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种具有自动调节水平功能的家电底座。 一种具有自动调节水平功能的家电底座
【背景技术】
[0002] 目前，家用电器越来越普及，很多大型家电由于放置不平，产生很多噪声，例如洗 衣机和冰箱经常由于没有放平而发出嗡嗡声。传统的调节方式主要依靠人眼观察以及手动 调节，存在着操作不便和精度不够等问题。 实用新型内容
[0003] 本实用新型目的在于克服传统调节水平精度不够，操作复杂等困难，提供一种简 单实用的具有自动调节水平功能的调节装置。该装置监测家电放置平面相对与水平面的倾 斜状况，通过控制步进电机，调节底座高度，实现家电水平放置。
[0004] 本实用新型的技术方案是：
[0005] -种具有自动调节水平功能的家电底座，主要由水平检测模块（1)、微控制器模块 (2)、升降调节模块（3)组成，其中，水平检测模块（1)主要由角度传感器（4)和AD转换电 路（5)组成，其特征在于，升降调节模块⑶主要由驱动电路（6)、四个步进电机（7)、四个 支撑装置（8)、四个螺纹托架（9)组成。
[0006] 所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，支撑装置（8)的外 形呈工字形状，主要由一个销子（10)、若干滚珠（11)、转轴（12)组成。
[0007] 所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，步进电机（7)的转 轴与转轴（12)通过销子（10)固定在一起。
[0008] 所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，所述的微控制器模 块（2)采用STC89C52单片机芯片。
[0009] 所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，本实用新型还包含 一个外壳（13)、一个底板（14)，外壳（13)呈长方体形状，底板（14)呈长方形形状，夕卜壳 (13)套在底板（14)上。
[0010] 所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，角度传感器⑷放 置在底板（14)中心，底板（14)四角各有一个小孔，四个步进电机（7)分别放置在四个小孔 上，步进电机（7)的转轴穿过小孔与支撑装置（8)相连。
[0011] 本实用新型的工作原理是：
[0012] 本实用新型的水平检测模块（1)周期性地，如每半小时自动感测当前家电放置平 面相对于水平面的倾斜状况，并以数字信号的形式传递给微控制器模块（2)。
[0013] 微控制模块（2)实时接收来自水平检测模块（1)的倾斜信号并进行分析计算，判 断该家电的倾斜方向以及倾斜偏移量，然后通过内部设定程序进行计算输出相应的控制信 号至升降调节模块（3)，控制其进行特定方式的升降，直至该家电恢复水平。
[0014] 本实用新型的升降调节模块（3)主要由驱动电路（6)、四个步进电机（7)、四个支 撑装置（8)、四个螺纹托架（9)组成。步进电机（7)根据微控制器模块⑵发出的控制信号 正转或者反转带动支撑装置（8)的转轴（12)，使其相应的旋转，进而抬高或降低底座，实现 水平的调节。
[0015] 本实用新型的优点（有益效果）是：
[0016] 1、本实用新型能够精确的测量家电的倾斜程度和倾斜方向，精准的调节家电水 平。
[0017] 2、本实用新型能够自动调节家电的水平放置，不需人为操作，简单方便。
[0018] 3、本实用新型能够直接提供给家电生产厂家，只需设置底座的大小，就可以作为 冰箱和洗衣机等家电的底座，实用性强。
[0019] 4、本实用新型能够在不同的地面中使用，适应不同的环境，适用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
[0021] 图1为本实用新型的结构示意图
[0022] 图2为本实用新型的外形示意图
[0023] 图3为本实用新型的坐标示意图
[0024] 图4为本实用新型的底脚坐标转换图
[0025] 图5为本实用新型的升降调节模块的结构示意图
【具体实施方式】
[0026] 实施例：
[0027] 如图1所示，为本实用新型主要由水平检测模块、微控制器模块、升降调节模块组 成。其中，水平检测模块主要由角度传感器和AD转换电路组成；升降调节模块主要由驱动 电路、四个步进电机、四个支撑装置、四个螺纹托架组成。
[0028] 如图2所示，本实用新型还包含一个外壳、一个底板，外壳呈长方体形状，底板呈 长方形形状，外壳套在底板上。
[0029] 角度传感器放置在底板中心，底板四角各有一个小孔，四个步进电机分别放置在 四个小孔上，步进电机的转轴穿过小孔与支撑装置相连
[0030] 如图3所示，以传感器中心作为原点，沿重力向下作为Z轴，底座水平放置时的两 个对边中点连线分别作为X轴和Y轴，建立坐标系，设为世界坐标系。
[0031] 以传感器中心作为原点，沿底盘底面过原点的垂线为Z轴，以底面两组对边的中 点连线分别作为X轴和Y轴，建立坐标系，设为传感器坐标系，在这里以为了和世界坐标系 区别开来，将传感器坐标系的坐标轴设为X H、YH、zH。定义载体的右、前、上三个方向构成右 手系，绕向前的轴旋转的角度设为横滚角，绕向右的轴旋转的角度设为俯仰角。在这里绕X 轴旋转的角度为横滚角，设为α ;沿Y轴逆时针旋转的角为俯仰角，设为β。
[0032] 倾角传感器将家电放置的实际坐标系各坐标轴的加速度分量以模拟量的形式输 出，经AD转换电路转换为数字量传递到微控制器模块。设Χ Η轴、ΥΗ轴、ΖΗ轴的分量分别为 ax、ay、az。俯仰角和横滚角的值可用以下公式算出，俯仰角a =arcsin(ax/g),横滚角β =arcsin(ay/g) (g为重力加速度）。
[0033] 本实用新型的家电底座在放置水平时，水平检测模块输出的三路数字量ax = 0、ay =0, az = g，实际坐标系和水平坐标系重合。当家电未放置水平时，底盘倾斜，实际坐标系 和水平坐标系不重合。
[0034] 微控制器模块通过对水平检测模块传入的数据进行分析计算，输出相应的控制信 号，调节升降调节模块调节家电的水平。该过程在下面将做详细讨论。
[0035] 通过坐标系转换公式，可以得到两个坐标系的坐标关系。为了计算偏移量我们可 以将世界坐标系作为参考坐标系，将传感器坐标系的点的坐标映射到世界坐标系，两个坐 标系的转换公式如下：
[0036] X = XH*cos a +XH*sin a *sin β
[0037] Υ = YH*cos β +ZH*sin β
[0038] Ζ = XH*sin α -YH*sin β *cos α +ZH*cos β *cos α
[0039] 如图4所示，设家电水四个底脚所在点分别为A、Β、C、D，底座长ΑΒ = 2L，宽AD =2W，由于家电放置不平，两个坐标系偏移。A、B、C、D经过旋转变换，变为A'、B'、C'、 0'，在实际坐标系中各点坐标分别为六'（-1，-1^，0)、8'（-1，1^，0)、(：'（1，1^，0)、0'（1，-1^， 0)，由上面的转换公式可得到在水平坐标系中为A、B、C、D的坐标，由于调节水平时，我 们只考虑垂直方向的上升或下降，不考虑水平方向的偏移，在这里只求出各点在水平坐 标系的 Z 值，Az = _W*sin a +L*sin β *cos a，Bz = _W*cos a -L*sin β *cos a，Cz = W*sin a -L*sin β *cos a , Dz = W*sin a +L*sin β *cos α。
[0040] 设步进电机（7)正转一圈所上升的距离为Λ d，反转一圈所下降的距离为-λ d，设 需转动的圈数为N，N为正值表示正转圈数，为负值表示反转圈数。
[0041] 对Az、Bz、Cz、Dz值可能出现的五种情况进行分析：
[0042] 所有值都相等，即Az = Bz = Cz = Dz，这种情况表示已经水平放置，是要实现的最 终效果。
[0043] 两两相等的情况，例如Az = Bz>Cz = Dz，此时不动C、D，微控制器模块发送控制信 号到步进电机A和步进电机B，使相应的底脚下降|Az_Cz|高度，步进电机A和步进电机B 所要转动的圈数N= (Az-Cz)/Ad。其他两两相等的情况类似处理，即将Z值较高的两个脚 调低对应的值。
[0044] 三个值相等的情况，例如Az = Bz = Cz>Dz，此时不动A、B、C，微控制器模块发 送控制信号到步进电机D，使相应的底脚上升|Az-Dz|高度，步进电机D转动的圈数N = (Az-Dz)/△ d。其他三个相等的情况类似处理，即将不相等的脚调节相应的值使其与其它三 个角的高度相同。
[0045] 只存在一对相等的点，例如Az = Bz>Cz>Dz，对于这种情况，微控制器模块发送控 制信号到步进电机C和步进电机D，使C底脚抬高|Az-Cz|高度，使D底脚抬高|Az-Dz|高 度，即步进电机C转动的圈数N= (Az-Cz)/Ad，步进电机D转动的圈数N= (Az-Dz)Md。 其它只存在一对相等的值的情况类似处理，即将不相等的两个脚调节相应的值使其与另外 两个高度相等的脚高度相同。
[0046] 四个点的Z值都不相同，例如Az>BZ>CZ>Dz，对于这种情况，微控制器模块发送控 制信号到步进电机A、步进电机C和步进电机D，使A底脚降低| Az-Bz |，使底脚C和底脚D 分别上升|Bz-Cz|高度和|Bz-Dz|高度。即步进电机A转动的圈数N= (Az-Bz)/Ad，步进 电机C转动的圈数N= (Bz-Cz)/Ad，步进电机D转动的圈数N= (Dz-Bz)/Ad。其它四个 点Z值都不相同的情况类似处理，即将最高的点和最低的两个点调节相应的高度使其与第 -的点的1?度相等。
[0047] 如图5所示，升降调节模块主要由驱动电路、四个步进电机、四个支撑装置、四个 螺纹托架组成。支撑装置的外形呈工字形状，主要由一个销子、若干滚珠、转轴组成。步进 电机的转轴与转轴通过销子固定在一起。
[0048] 在步进电机的作用下，转轴随着步进电机转轴转动，由于螺纹托架是固定的，转轴 螺纹托架的相对运动使得底盘在该脚上升或者下降，实现该脚的高度调节，由于高度调节 值相对于底盘长宽值很小，可近似认为对其他脚的高度没有影响，另外滚珠可自由滚动，起 到受力、支撑的作用。
[〇〇49] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例。
【权利要求】
1. 一种具有自动调节水平功能的家电底座，主要由水平检测模块（1)、微控制器模块 (2)、升降调节模块（3)组成，水平检测模块（1)主要由角度传感器（4)和AD转换电路（5) 组成，其特征在于，升降调节模块（3)主要由驱动电路￠)、四个步进电机（7)、四个支撑装 置（8)、四个螺纹托架（9)组成；支撑装置（8)的外形呈工字形状、主要由一个销子（10)、若 干滚珠（11)、转轴（12)组成；角度传感器⑷放置在底板（14)中心，底板（14)四角各有 一个小孔，四个步进电机（7)分别放置在四个小孔上，步进电机（7)的转轴穿过小孔与支撑 装置（8)相连；所述微控制器模块（2)通过控制四个步进电机（7)来调节底座高度，实现家 电水平放置。
2. 根据权利要求1所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，步进 电机（7)的转轴与转轴（12)通过销子（10)固定在一起。
3. 根据权利要求1所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，所述 的微控制器模块（2)采用STC89C52单片机芯片。
4. 根据权利要求1所述的一种具有自动调节水平功能的家电底座，其特征在于，本实 用新型还包含一个外壳（13)、一个底板（14)，外壳（13)呈长方体形状，底板（14)呈长方形 形状，外壳（13)套在底板（14)上。
【文档编号】F16M7/00GK203892819SQ201420249450
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】李海洋, 邹细勇 申请人:中国计量学院