目前市場上的清洗機(jī)絕大多數(shù)用的是大功率電機(jī)，清洗效率一般，用電成本較高，因此實(shí)現(xiàn)脫離電網(wǎng)供電較為困難。隨著技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用日益擴(kuò)大，目前超聲波已廣泛地用于工業(yè)清洗，本設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于家庭中廚具和一些難洗的生活用具。通過壓電陶瓷材料做成的超聲波換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動，在液體中產(chǎn)生超聲波振動進(jìn)行清洗。利用超聲波可以穿透固體物質(zhì)而使整個清洗介質(zhì)振動并產(chǎn)生空化氣泡，該清洗方式對任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗潔凈度非常高。這種新一代時尚家電，能夠使人們從繁瑣的家務(wù)勞動中解脫出來。本設(shè)計(jì)由于采用新型清潔方式，提高清洗工作的效率，省水節(jié)電，這讓太陽能實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的供電成為可能。
1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)流程如圖1所示，用超聲波代替?zhèn)鹘y(tǒng)大功率電機(jī)，通過 STM32 控制驅(qū)動器輸出特定頻率類型的超聲波，使槽內(nèi)液體中的氣泡在聲波的作用下迅速膨脹，然后忽然閉合，在氣泡閉合爆裂的瞬間周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的壓力，這種超聲波空化所產(chǎn)生的壓力能破壞不溶性污物使他們分化于溶液中，從而完成清洗任務(wù)。在這個過程水代替了清洗劑，免去用水去除清洗劑的過程，大大降低對環(huán)境的污染與水的使用量。超聲波功耗僅為 100w，因此完全可用太陽能供電，并用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ADS1115 對清洗機(jī)的蓄電池進(jìn)行電量檢測，單片機(jī)計(jì)算出的剩余電量智能化管理電源，保護(hù)了太陽能供電系統(tǒng)；清洗機(jī)由我們設(shè)計(jì)的 Android App進(jìn)行控制，采用 App 遙控節(jié)省了對遙控器的開發(fā)成本以及生產(chǎn)對環(huán)境的污染，該 App 能自動檢測與清洗機(jī)連接出現(xiàn)的問題，通過 App，可以實(shí)現(xiàn)控制清洗機(jī)開關(guān)機(jī)，定時功能等功能。為防止 App 控制清洗機(jī)出現(xiàn)失效問題，在清洗機(jī)面板上添加基于單片機(jī)的定時電路，使得該作品更加人性化與便捷。
2 超聲波發(fā)生模塊參數(shù)設(shè)定
為了實(shí)現(xiàn)超聲波清洗的高效率，應(yīng)當(dāng)選擇最佳的聲強(qiáng)、頻率及清洗槽聲場分布等參數(shù)。工作頻率選在 20-50kHz 之間。低頻聲波的空化氣泡大、數(shù)量少，易于清洗較粗糙物品。高頻聲波空化氣泡小、數(shù)量多，易于清洗精細(xì)且形狀復(fù)雜的物品[5]。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較粗糙的生活用品，所以采用低頻 25kHz。清洗液采用碳?xì)淝逑匆海?/span>碳?xì)淝逑匆壕哂幸韵绿攸c(diǎn)：清洗性能好，蒸發(fā)損失小，無毒，材料相容性好，不破壞環(huán)境，價格便宜。
3 超聲波發(fā)生模塊的實(shí)現(xiàn)
超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超聲換能器提供的裝置。按照所采用的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字電路方案。
4 系統(tǒng)無線傳輸設(shè)計(jì)
無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，是通過串口藍(lán)牙模塊為STM32拓展了無線功能，在后期清洗機(jī)通過藍(lán)牙，可以連接到手機(jī)實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的固件升級，為清洗機(jī)的功能升級提供了硬件基礎(chǔ)保障；該App能夠自動檢測與清洗機(jī)出現(xiàn)的異常，告知用戶該如何處理，實(shí)現(xiàn)傻瓜式操作；通過App也可以實(shí)現(xiàn)對清洗機(jī)的遙控功能，如控制清洗機(jī)開關(guān)機(jī)，定時功能等。
5 結(jié)論
由于耗水量相比于其他傳統(tǒng)清洗設(shè)備要少很多，而且清洗劑的使用量也大大減少，可以將其應(yīng)用在缺水的環(huán)境。從清洗衣物的角度上說，該清洗設(shè)備通過換能器將超聲波發(fā)生器中的高頻振蕩信號轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械振動，不但能夠?qū)⒁挛锴逑吹母痈蓛簦硗庾贤饩€也能對衣物進(jìn)行殺菌消毒，最重要的是所需的清洗劑也會大大減少，既符合國家對于綠色環(huán)保的要求，也迎合消費(fèi)者對物美價廉的期望。綜上所說，如果將其推廣，應(yīng)該會有比較大的收益。
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