一种基于无线充电与遥控技术的便携式超声清洗器的制作方法

本实用新型涉及衣物、碗碟等超声清洗领域，具体涉及一种基于无线充电与遥控技术的便携式超声清洗设备及其能源交换与控制方法。

(二)

背景技术：

便携式超声清洗器具有体积小、方便携带、无噪音、不伤害衣物等众多优点。超声波的频率一般都在20KHz以上，是人耳听不到的频段。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，这也就是设计制作超声波清洗机的原因。如今，用超声波进行清洗的技术已经在很多领域都得到了广泛的应用。在医疗领域，超声波可以用于去除口腔内以及牙上的污渍；医用超声探头也得到了广泛的应用，在医院，用超声探头探测病人的病症已经非常常见了；还有在精密仪器制造行业中，很多精密器件是传统清洗设备难以清洗的，就需要用到超声波来去除细小部位污垢。

传统的洗衣机、清洗器等体积庞大，不适用与出差、外出以及其他的公共场所，使用时也会产生噪声，操作也较为复杂，浪费很多时间，同时洗衣机的揉搓动作，不适用于一些丝纱类洗物。而便携式超声清洗器则可以解决上述问题，结合无线充电技术、遥控技术和超声波清洗等技术，便携式超声清洗器将有巨大的发展前景。

市场上的超声清洗器，尚均为有线充电的，充电口靠其他防护措施进行密封，很难做到安全可靠，然而无线充电技术，将充电器和电源隔离开，就可以很好地做到超声清洗器的完全密封。当今社会，无线充电技术已经渐渐的发展壮大，因为它有着巨大的优势，符合人们生活的需要；当今的电子产品，如手机等设备，已经可以用无线充电技术进行充电，大大的方便了人们的生活，是未来发展的趋势。现如今，红外遥控技术以及手机蓝牙技术已经发展的非常成熟了，很多家用电器都采用红外遥控技术；市场上现有的超声清洗器直接使用开关进行操作，不方便用户进行控制，清洗完毕后需要用户将清洗器取出再关闭开关，而将无线遥控技术与超声清洗器结合，方便用户操控清洗器的开启和关闭，自己控制清洗时间，减少操作的复杂性，并且开关处也不容易做到封闭，使超声清洗器真正做到全封闭，便于在超声设备上使用。

(三)

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种基于无线充电和遥控技术的便携式超声清洗器。该清洗器小巧轻便，方便携带，适用于各种环境，克服了传统清洗器、洗衣机等体积大、不方便携带、操作复杂等不足。相对于传统的洗衣机，本实用新型有效地减少了制造成本，几乎不产生噪音，更适用于一些不宜揉搓的洗物，而且节省时间、减少能耗、清洗效果明显； 无线充电以及遥控方式，方便操作并且消除安全隐患，不需要用户再清洗完后将设备从水中取出手动控制开关，并且保证了清洗器的全封闭，适用于快节奏的现代生活方式。

本实用新型一种基于无线充电与遥控技术的便携式超声清洗器采用的技术方案是：

该清洗器是一个完全封闭的，其所需能量和控制信号均通过电磁场从外部获得，并可多次重复充电，可用于衣物、碗碟等的清洗工作的便携式设备；该设备包括由超声发射器、功率驱动器、控制模块、无线充电模块、遥控信号接收模块；其中，超声发射器与功率驱动器相连，完成超声发射任务；功率驱动器与超声发射器和控制模块相连，负责超声发射的功率驱动任务；控制模块与所有其他模块相连，负责整个清洗器的运行管理；无线充电模块与所有其他模块相连，为其他模块提供能源；遥控信号接收模块与控制模块相连，并获取外界遥控指令。

本实用新型所述的遥控信号接收模块接收到遥控器或手机等设备发出的遥控信号，信号经过放大、检波、整形、解调、送到解码与接口电路,从而完成相应的遥控功能，遥控信号接收模块与控制模块相连，从而红外信号控制微控制器的工作模式，每个按键发出的红外线波长不同，对用于微控制器输出不同的方波信号。控制模块控制功率驱动器，进而驱动超声发射器产生超声波，实现对衣物等的清理。无线充电模块通过电磁场与外界获取电能，驱动整个系统的正常工作。具体实施步骤如下：

步骤一：遥控信号的发射以及遥控信号接收模块的接收。

所述的遥控，采用红外遥控技术，通过一个便携式遥控器，来遥控控制模块的开关；便携式遥控器的红外发光二极管发出一定波长的红外线，遥控信号接收模块接收到信号后经过放大电路产生状态的输出，控制微控制器工作，改变工作模式；控制模块主要由微控制器构成，继而控制整个清洗器的运行。

本步骤中，遥控器是由产生形成遥控信号的信号发射芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成的，当按压键位时，键内芯片会按压电路板上的控制器，发出遥控信号被接收模块接收，从而实现遥控。

本步骤中，接收端主要由红外或蓝牙接收芯片组成，将接收的信号经过放大、整形等步骤之后送往微控制器的引脚，微控制器通过输出接口，将解码所得的指令去控制其他设备。

步骤二：控制模块将指令传递给功率驱动器。

所述的控制模块，由微控制芯片构成；由于输入的信号不同，微控制芯片输出不同的方波信号，切换超声波发射器的工作频率，对应超声波发射器的三种工作模式，从而控制清洗器的工作。

本步骤中，遥控接收芯片与微控制单元的两个管脚相连，作为信号的输入口。通过输入 的信号不同，切换微控制器的定时器，使微控制器可以发出不同的频率。

本步骤中，微控制器与功率驱动器相连，当微控制器的输入信号不同时，切换不同的定时器，微控制器的输出端口产生不同的输出信号，输出信号送入功率驱动器，进而驱动超声波发生器，使超声波发生器工作在不同的模式下。

步骤三：功率驱动器驱动超声波发射器

所述的超声波发射器，为压电陶瓷受电激发超声波，主要由压电陶瓷片、发生膜、保护壳以及焊片组成；当为其提供电能时，超声波发射器将电能转换为超声信号，超声波的频率和强度可以通过控制信号改变。

本步骤中，通过微控制器的控制，可以调节功率驱动器的输出，控制超声波发射器的开关，调节超声波发射器的工作频率。在水中，超声波生成高压气泡，气泡爆裂后形成细小的高速水流将污垢从纤维上除去。

步骤四：无线充电模块提供电能

所述的无线充电模块，采用无线充电技术，应用电磁感应的物理现象，使接收端的线圈感应发送端的电磁信号，从而产生电流给电池充电。

本步骤中，充电器和超声波清洗器靠近时，通过电磁感应现象，将交变的电流传递给超声波清洗器端的次级线圈，在经过电流转换电路，将交变的电流转换成直流电，为系统提供电能。

本实用新型的有益效果在于：与传统的洗衣机，清洗器等相比，超声波清洗器与普通的肥皂大小相近，便于携带，重量只有几百克；红外或蓝牙遥控技术，无需在清洗器上安装开关，操作简单，只需要将水、衣物、洗衣粉、超声波清洗器一起放入水中即可，没有复杂的参数；节省时间，无噪声，而且去渍效果明显，不伤害衣物等；无线充电技术，方便使用，使清洗器的封闭性更好；超声波在水中产生大量的高压气泡，气泡不断的撞击污渍，并且爆裂，可以将小缝隙、深孔等各个隐蔽的位置污垢带走，从而完成对衣物等的清洗工作。

(四)附图说明

图1为本实用新型的便携式超声清洗器的系统构成框图；

图2为本实用新型的微控制器与信号接收芯片的示意图；

图3为本实用新型的微控制器与功率驱动器、超声发射器的连接示意图；

图4为本实用新型的无线充电模块示意图。

(五)具体实施方式

下面结合实施例和附图说明本实用新型的具体实施方式。

执行步骤一：

本实用新型的便携式超声清洗器的系统构成框图如图1所示，其可分为无线充电模块、遥控信号的发射和接收模块、控制模块、功率驱动器、超声波发射器等部分。

图2为微控制器与接收芯片的连接示意图，本实用新型中的遥控发射器采用的芯片是UPD6121G，当发射器按下键后，即有遥控码发出，按下的键位不同所发出的遥控码不同。这种芯片发出的遥控码为脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”，以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。

本实用新型中的选取TSOP1738作为红外线接收器，这种芯片集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线到输出与TTL电平信号兼容的所有工作。信号经过放大后，在进行检波、整形、解调、送到解码与接口电路，TSOP1738与微控制器的INT0和INT1两引脚相连，根据计数值来判断对应的二进制是“0”还是“1”。微控制器读取指令后，就可以实现对系统的控制。

执行步骤二：

遥控信号接收模块将所接收到的信号传送给控制模块，控制模块还与功率驱动器相连，从而控制超声波发射器的工作。

本实施例中微控制器选用STM32单片机，其作为控制模块的核心。STM32单片机低功耗，还拥有为嵌入式设计的ARM内核，适用于复杂的实时控制场合，带有4-16MHz的晶振，内嵌8MHz的RC震荡电路。微控制器根据输入的信号不同，切换不同的定时器工作，可以在微控制器的I/O端口输出不同的方波信号，作为功率驱动器的输出信号，驱动超声波发射器工作在三种不同的模式下。

在图3中，功率驱动器与控制模块以及超声波发射器相连，起到匹配阻抗和功率放大的作用，微控制器产生的方波信号经过功率驱动器放大后输入给超声波发射器，产生不同频率的超声波。

执行步骤三：

超声波发射器接收到控制信号后，产生的超声波在水中会产生大量的高压气泡，汽包对衣物的撞击以及破裂产生的高速水流可以将污渍带走。

本实用新型在使用时，将水、洗衣粉、衣物、超声清洗器一起放进盆中。超声波发射器为单通道，主要由压电陶瓷片、发生膜、保护壳以及焊片等组成。交流信号源通过焊片引线加到压电陶瓷片，陶瓷片得到交变信号后产生收缩、扩张、振动，再通过发音膜空气中发出振动波。本实用新型的超声波发射器可以产生20KHz、40KHz、80KHz的超声频率，对应于三种不同的工作模式，与上述步骤二中的输出不同的方波信号相对应，用户可以通过操作手 中的红外线发射器，按下不同的按键来改变超声波的频率，通过手动控制开关，也可以控制清洗的时间。

执行步骤四：

为了确保超声清洗器的封闭性，本实用新型采用无线充电模块。传统的清洗器用于有线充电的USB等端口经常与水接触，很难做到全封闭，存在很大的安全隐患。接收电能的部分与其他模块相连，为其提供电能，封闭在超声清洗器内部，充电时只需要将清洗器放在充电器上即可完成电能的传送。

无线充电模块应用电磁感应原理进行无线充电。在图4为无线充电模块的示意图，无线充电器工作时输入端将交流电经全桥整流电路变换成直流电，经过电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组，通过2个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电。次级线圈在超声清洗器的内部，初级线圈在无线充电器中，实现了电能的无线传输。

通过以上步骤的运行，实现本实用新型中基于无线充电与红外遥控技术的便携式超声清洗器。

可见，本实用新型所提出的系统构造复合我国现有的加工技术水平，能够实现加工制造，其超声波清洗、无线充电技术等都切实可行。本实用新型具有很强的理论基础和生活实用意义，符合现代生活的发展。