一种具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置及方法与流程

本发明涉及家用生活领域，特别的是一种具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置及方法，目的在于快速晾干衣物。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，越来越多人居住在高层建筑中，其中不可避免的问题就是衣物晾晒，衣物洗完后，多数家庭都是将衣物晾晒在阳台，除了阳台受光面有限外，还存在以下问题：对于夏季或者晴天而言，气温高、光线强，阳台透光率也较好，衣物晒干的速度也较快，但长时间暴晒容易对衣物造成损伤；对于阴天或者冬季而言，存在气温低，太阳光持续时间较短，若晾晒的衣物比较厚重，容易出现衣物面向阳光的一侧晾干速度快，而背向阳光的另一侧晾干速度很慢，需要人及时将衣物转向后进行晾晒，否则，整件衣物因无法充分晾晒导致出现馊味需要重新清洗，要么出现杀菌不彻底导致影响人体健康的问题。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本发明提出一种具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置及方法，根据天气状况设置两种工作模式：晴天模式与阴天模式，晴天模式下，利用16个光照传感器采集光强，记录光强值最大的光照传感器编号，根据不同编号值，控制步进电机正、反转，将衣物正面或者背面朝向光强值最大的光照传感器所在的方向，有效实现太阳自动跟踪旋转的功能；阴天模式下，控制步进电机正反转，带动衣物旋转而产生风，实现对衣物进行风干的效果，该装置一定程度上解决了衣物因无法充分晾晒出现馊味需要重新清洗或杀菌不彻底导致影响人体健康的问题。

本发明一种具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置采用的技术方案是：衣架钩底部连接mcu控制电路盒，mcu控制电路盒前侧设有晴天开关与阴天开关，mcu控制电路盒底部通过四条吊绳连接圆柱框架，圆柱框架上表面设有网板，网板下表面正中心固定步进电机，步进电机的电机轴连接内齿轮中心，内齿轮外部设有外齿轮，内齿轮与外齿轮相互啮合，外齿轮通过16根连接杆与圆形导轨连接，在外齿轮的左右边缘分别通过固定螺丝连接夹子，用于夹住衣物。圆形导轨外缘等间隔22.5°分布16个光照传感器，分别是：第一光照传感器、第二光照传感器、第三光照传感器、第四光照传感器、第五光照传感器、第六光照传感器、第七光照传感器、第八光照传感器、第九光照传感器、第十光照传感器、第十一光照传感器、第十二光照传感器、第十三光照传感器、第十四光照传感器、第十五光照传感器以及第十六光照传感器。

所述的圆形导轨内部凹槽中等间隔22.5°设有16个滑珠，每个滑珠分别对应着一个光照传感器，且16个滑珠均通过16根连接杆与外齿轮的外缘固定在一起。滑珠在圆形导轨的凹槽内自由滑动，且不会脱离圆形导轨凹槽。

所述的外齿轮内缘等间隔22.5°设有16个尖凹槽，每个凹槽的尖端初始位置分别对应一个光照度传感器，外齿轮内部设有内齿轮，内齿轮外缘等间隔22.5°设有尖齿，且内齿轮的尖齿恰好与外齿轮的凹槽相互啮合，内齿轮的中心设有轴孔。

所述的步进电机转动一次，外齿轮转动角度为θ，当外齿轮转动22.5°时，则步进电机转动次数为n＝22.5/θ。

本发明一种具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置工作方法采用的技术方案是包括以下步骤：

1)开始时，将16个光照传感器分别标号：第一光照传感器为1号、第二光照传感器为2号、第三光照传感器为3号、第四光照传感器为4号、第五光照传感器为5号、第六光照传感器为6号、第七光照传感器为7号、第八光照传感器为8号、第九光照传感器为9号、第十光照传感器为10号、第十一光照传感器为11号、第十二光照传感器为12号、第十三光照传感器为13号、第十四光照传感器为14号、第十五光照传感器为15号以及第十六光照传感器为16号；

2)当用户开始晾晒衣物时，如果是晴天，用户按下晴天开关，执行步骤3)；如果是阴天，用户按下阴天开关，执行步骤9)；

3)mcu控制系统接收到用户按下晴天开关后，记录晴天开关按下次数fq＝1；mcu控制系统接收16个光照传感器采集的数据，按照标号的顺序对应光强值分别是：i1、i2.......、i16，mcu控制系统找出光强值最大的imax光照传感器，并记录对应的光照传感器编号记为m(1≤m≤16)；

4)判断m是否等于5或者13：如果相等，代表衣物的正面或者背面已经朝向光强最大的区域，无需转向执行步骤9)；如果m既不等于5，也不等于13，代表需要调整衣物的朝向，执行步骤5)；

5)如果1≤m≤4，mcu控制系统控制步进电机逆时针转动q1次后关闭步进电机，然后将初始标号为(12+m)的光照传感器的标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤9)；

6)如果6≤m≤9，mcu控制系统控制步进电机顺时针转动q2次后关闭步进电机，然后将初始标号为(m-4)的光照传感器的标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤9)；

7)如果10≤m≤12，mcu控制系统控制步进电机逆时针转动q3次后关闭步进电机，然后将初始标号为(m+4)的光照传感器标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤9)；

8)如果14≤m≤16，mcu控制系统控制步进电机顺时针转动q4次后关闭步进电机，然后将初始标号为(m-12)的光照传感器标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤9)；

9)当用户发现衣物晾干时，用户再次按下晴天开关后，晴天开关按下次数fq＝2后，mcu控制系统将晴天开关按下次数fq清0后，结束所有操作，否则返回步骤3)；

10)mcu控制系统接收到用户按下阴天开关后，记录阴天开关按下次数fy＝1；

11)mcu控制系统控制步进电机正转p次，mcu控制系统控制步进电机反转p次；

12)当用户发现衣物晾干时，用户再次按下阴天开关后，即阴天开关按下次数fy＝2后，mcu控制系统关闭步进电机，并将阴天开关按下次数fy清0，并结束所有操作，否则重复步骤11)。

所述步骤3)中，衣物晾晒的初始位置位于光照传感器标号为1号与光照传感器标号为9号之间，因此，衣物正面正对标号为5号的光照传感器，背面正对标号为13号的光照传感器；

所述步骤5)中，步进电机逆时针转动次数为q1＝n×(5-m)，衣物的正面对准光强最大的标号为m的光照传感器；

所述步骤6)中，步进电机顺时针转动次数为q2＝n×(m-5)，衣物的正面对准光强最大的标号为m的光照传感器；

所述步骤7)中，步进电机(9)逆时针转动次数为q3＝n×(13-m)，衣物的背面对准光强最大的标号为m的光照传感器；

所述步骤8)中，步进电机(9)顺时针转动次数为q4＝n×(m-13)，衣物(14)的背面已经对准光强最大的标号为m的光照传感器；

所述步骤10)中，步进电机(9)正转次数p＝n×16，步进电机(9)反正次数p＝n×16。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：

1、本发明采用16个光照传感器等间隔22.5°分布在圆形导轨外缘，检测不同方向的光强，记录光强值最大的光照传感器编号，根据不同编号值，控制步进电机正或反转不同次数，将衣物正面或者背面朝向光强值最大的光照传感器，有效实现太阳自动跟踪旋转衣物，实现充分晾晒的功能。

2、本发明通过在圆形导轨凹槽中等间隔22.5°分布16个滑珠，每个滑珠分别对应着一个光照传感器，且均通过16根连接杆与外齿轮外缘固定在一起，除了起到支撑外齿轮作用，还能实现外齿轮的转动。

3、本发明根据天气状况设置两种工作模式：晴天模式与阴天模式，阴天模式下，控制步进电机正反转，带动衣物旋转而产生风，实现对衣物进行风干的效果，一定程度上解决了衣物因无法充分晾晒出现馊味需要重新清洗的问题。

附图说明

图1为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置结构示意图。

图2为本发明图1中圆柱框架5下表面结构示意图。

图3为本发明图1中圆形导轨7结构示意图。

图4为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置电路控制结构图。

图5为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置工作流程图。

附图中各部件的序号和名称：1、衣架钩，2、mcu控制电路盒，3、吊绳，4、网板，5、圆柱框架，6、连接杆，7、圆形导轨，8、外齿轮，9、步进电机，10、电机轴，11、内齿轮，12、固定螺丝，13、夹子，14、衣物，15、滑珠，16、轴孔，17、第一光照传感器，18、第二光照传感器，19、第三光照传感器，20、第四光照传感器，21、第五光照传感器，22、第六光照传感器，23、第七光照传感器，24、第八光照传感器，25、第九光照传感器，26、第十光照传感器，27、第十一光照传感器，28、第十二光照传感器，29、第十三光照传感器，30、第十四光照传感器，31、第十五光照传感器，32、第十六光照传感器，33、晴天开关，34、阴天开关，35、mcu控制系统，36、电源模块。

具体实施方式

参见图1，为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置结构示意图，衣架钩1底部连接mcu控制电路盒2，mcu控制电路盒2前侧设有晴天开关33与阴天开关34，用于控制晾衣装置不同工作模式，mcu控制电路盒2底部通过四条吊绳3连接圆柱框架5，圆柱框架5上表面设有网板4，除了透光透风，还可放置如袜子等小型衣物，圆柱框架5下表面由圆形导轨7、连接杆6、外齿轮8与内齿轮11构成。网板4下表面正中心固定步进电机9，步进电机9的电机轴10连接内齿轮11中心，内齿轮11外部设有外齿轮8，内齿轮11与外齿轮8相互啮合，外齿轮8通过16根连接杆6与圆形导轨7连接，在外齿轮8的左右边缘分别通过固定螺丝12连接夹子13，用于夹住衣物14。

参见图2、图3，分别为本发明图1中圆柱框架5下表面结构示意图、图1中圆形导轨7结构示意图。圆形导轨7外缘等间隔22.5°分布16个光照传感器，分别是：第一光照传感器17、第二光照传感器18、第三光照传感器19、第四光照传感器20、第五光照传感器21、第六光照传感器22、第七光照传感器23、第八光照传感器24、第九光照传感器25、第十光照传感器26、第十一光照传感器27、第十二光照传感器28、第十三光照传感器29、第十四光照传感器30、第十五光照传感器31以及第十六光照传感器32，用于检测16个方向的光强。

如图3，圆形导轨7内部凹槽中同样等间隔22.5°设有16个滑珠15(需说明的是：滑珠15尺寸设计时要保证滑珠15在圆形导轨7的凹槽内自由滑动，且不会脱离圆形导轨7凹槽)，每个滑珠15分别对应着一个光照传感器，且16个滑珠15均通过16根连接杆6与外齿轮8的外缘固定在一起，从而起到支撑外齿轮8的作用。同时，当外齿轮8转动时，与外齿轮8连接的16个滑珠会在圆形导轨7内部凹槽中滑动。

外齿轮8内缘等间隔22.5°设有16个尖凹槽，每个凹槽的尖端初始位置分别对应着一个光照度传感器，外齿轮8内部设有内齿轮11，内齿轮11外缘等间隔22.5°设有尖齿，且内齿轮11的尖齿恰好与外齿轮8的凹槽相互啮合，内齿轮11的中心设有轴孔16，用于连接步进电机9的电机轴10，因此，当步进电机9启动，电机轴10转动，带动内齿轮8转动，内齿轮8转动带动外齿轮11转动，从而改变外齿轮11左右边缘的固定螺丝12方向(图1可知，固定螺丝12连接的是夹子13，夹子13夹住衣物14)，从而改变衣物14的晾晒方向。本发明规定：步进电机9正转时，外齿轮8顺时针旋转，带动衣物14顺时针旋转；步进电机9反转时，外齿轮8逆时针旋转，带动衣物14逆时针旋转，且规定步进电机9转动一次，外齿轮8转动角度为θ，当外齿轮8转动22.5°时，则步进电机9转动次数为n＝22.5/θ。

参见图4，为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置电路控制结构图。mcu控制电路盒2中放置的是包含mcu控制系统35、电源模块36构成的集成电路板。mcu控制系统35通过不同的控制端口分别连接第一光照传感器17、第二光照传感器18、第三光照传感器19、第四光照传感器20、第五光照传感器21、第六光照传感器22、第七光照传感器23、第八光照传感器24、第九光照传感器25、第十光照传感器26、第十一光照传感器27、第十二光照传感器28、第十三光照传感器29、第十四光照传感器30、第十五光照传感器31、第十六光照传感器32、晴天开关33、阴天开关34以及步进电机9；其中，第一光照传感器17、第二光照传感器18、第三光照传感器19、第四光照传感器20、第五光照传感器21、第六光照传感器22、第七光照传感器23、第八光照传感器24、第九光照传感器25、第十光照传感器26、第十一光照传感器27、第十二光照传感器28、第十三光照传感器29、第十四光照传感器30、第十五光照传感器31、第十六光照传感器32、晴天开关33以及阴天开关34分别连接mcu控制系统35的输入端，而mcu控制系统35的输出端连接步进电机9；电源模块36为mcu控制系统35及其它各部件提供所需电源。

参见图5，为本发明具有太阳自动跟踪旋转功能的晾衣装置工作流程图，具体工作方法包括以下步骤：

(1)开始时，将16个光照传感器分别标号：第一光照传感器17为1号、第二光照传感器18为2号、第三光照传感器19为3号、第四光照传感器20为4号、第五光照传感器21为5号、第六光照传感器22为6号、第七光照传感器23为7号、第八光照传感器24为8号、第九光照传感器25为9号、第十光照传感器26为10号、第十一光照传感器27为11号、第十二光照传感器28为12号、第十三光照传感器29为13号、第十四光照传感器30为14号、第十五光照传感器31为15号以及第十六光照传感器32为16号；

(2)当用户开始晾晒衣物14时，根据天气状况，选择按下晴天开关33或者阴天开关34：如果是晴天，用户按下晴天开关33，执行步骤(3)；如果是阴天，用户按下阴天开关，执行步骤(9)；

(3)mcu控制系统35接收到用户按下晴天开关33后，记录晴天开关33按下次数fq＝1；mcu控制系统35接收16个光照传感器采集的数据，按照标号的顺序对应光强值分别是：i1、i2.......、i16，mcu控制系统35找出光强值最大的imax光照传感器，并记录对应的光照传感器编号记为m(1≤m≤16)，衣物14晾晒的初始位置位于光照传感器标号为1号与光照传感器标号为9号之间，因此，衣物14一面正对标号为5号的光照传感器(本发明规定此面为衣物14的正面)，另一面正对标号为13号的光照传感器(本发明规定此面为衣物14的背面)；

(4)判断m是否等于5或者13：如果相等，代表衣物14的正面或者背面已经朝向光强最大的区域，无需转向执行步骤(9)；如果m既不等于5，也不等于13，代表需要调整衣物14的朝向，执行步骤(5)；

(5)如果1≤m≤4，mcu控制系统35控制步进电机9逆时针转动q1＝n×(5-m)次后关闭步进电机9，则衣物14的正面已经对准光强最大的标号为m的光照传感器，然后将初始标号为(12+m)的光照传感器的标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤(9)；

为了更好阐述，举例说明如下：原先衣物14正面对准的是5号光照传感器，现假设3号光照传感器光强值最大，即m＝3，本发明遵循步进电机9尽量转动次数少原则，只需要mcu控制系统35控制步进电机9逆时针转动q1＝n×(5-3)＝2n次，就能将衣物14正面对准3号光照传感器方向，为了便于下次操作，对所有光照传感器重新标号，将原来的15号光照传感器标记为1号，原来的3号光照传感器就变成了5号光照传感器，原来的7号光照传感器标记为9号，如此又与本发明所规定的衣物14正面对准标号为5号的光照传感器，背面对准标号为13号的光照传感器保持一致。

(6)如果6≤m≤9，mcu控制系统35控制步进电机9顺时针转动q2＝n×(m-5)次后关闭步进电机9，则衣物14的正面已经对准光强最大的标号为m的光照传感器，然后将初始标号为(m-4)的光照传感器的标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤(9)；

(7)如果10≤m≤12，mcu控制系统35控制步进电机9逆时针转动q3＝n×(13-m)次后关闭步进电机9，则衣物14的背面已经对准光强最大的标号为m的光照传感器，然后将初始标号为(m+4)的光照传感器标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤(9)；

(8)如果14≤m≤16，mcu控制系统35控制步进电机9顺时针转动q4＝n×(m-13)次后关闭步进电机9，则衣物14的背面已经对准光强最大的标号为m的光照传感器，然后将初始标号为(m-12)的光照传感器标号设定为1号，并按照顺时针方向依次标号后执行步骤(9)；

(9)当用户发现衣物晾干时，用户再次按下晴天开关33后，晴天开关33按下次数fq＝2后，将晴天开关33按下次数fq清0后，mcu控制系统35结束所有操作，否则返回步骤(3)；

(10)mcu控制系统35接收到用户按下阴天开关34后，记录阴天开关34按下次数fy＝1；

(11)mcu控制系统35控制步进电机9正转p＝n×16次，即衣物14顺时针旋转一圈360°后，mcu控制系统35控制步进电机9反转p＝n×16次，即衣物14逆时针旋转一圈360°，利用衣物14自身不断旋转产生的风吹干衣物；

(12)当用户发现衣物晾干时，用户再次按下阴天开关34后，即阴天开关34按下次数fy＝2后，mcu控制系统35关闭步进电机9，并将阴天开关34按下次数fy清0，并结束所有操作，否则重复步骤(11)。