周洺旭

（臨沂第九中學(xué)，山東 臨沂276000）

1 設(shè)計(jì)背景

在日常生活中，存在一些戶外公共用品在雨天因沾滿雨水而無(wú)法使用的問(wèn)題，而現(xiàn)有的解決方法只有做一些遮雨棚之類的遮擋物，但一般遮擋物若體積較小，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的潲雨現(xiàn)象，達(dá)不到遮雨的目的；若體積過(guò)大則會(huì)遮擋視線，破壞景致，不僅有礙觀瞻且成本較高。因此，戶外公共用品的防雨問(wèn)題一直沒(méi)得到很好的解決。

2 設(shè)計(jì)目的

智能化的初衷就是方便人們的衣食住行，節(jié)約人的精力，使人的生活更加方便智能，世界正在變得越來(lái)越智能，人們追求的也是智能化的生活。智能戶外座椅從細(xì)節(jié)處改善人們的生活，替人們解決一些小問(wèn)題。同時(shí)打破單一的遮擋式防雨方式，為戶外用品的改進(jìn)提供了一個(gè)新的方向。淡化了雨天對(duì)人們進(jìn)行戶外活動(dòng)的影響。

3 整體方案

3.1 方案論證。3.1.1 控制方式的確定。由51 單片機(jī)控制，便可實(shí)現(xiàn)所有功能，雨滴傳感器滴水后向單片機(jī)傳送低電平，由單片機(jī)IO 口接收，單片機(jī)接收到信號(hào)后，進(jìn)而控制后面的驅(qū)動(dòng)模塊，從而達(dá)到要實(shí)現(xiàn)的功能。3.1.2 椅面上升方式。通過(guò)推桿電機(jī)控制椅面的升降，由于支點(diǎn)單一，出現(xiàn)了左右搖晃不穩(wěn)定的問(wèn)題，為此由添加的光軸和滑塊的組合，固定上升支架的兩側(cè)，穩(wěn)定了支架上升的過(guò)程，由于光軸的光滑性，也并未對(duì)上升過(guò)程產(chǎn)生多余阻力。3.1.3 雨滴傳感器安放方式。為使雨滴傳感器能夠更準(zhǔn)確靈敏的感應(yīng)天氣情況，則既要保證下雨時(shí)能第一時(shí)間感應(yīng)到，又要保證沒(méi)有雨水下落時(shí)第一時(shí)間感應(yīng)到。因此選擇將雨滴傳感器在座椅一側(cè)大角度傾斜放置，保證了落在雨滴傳感器上的雨水第一時(shí)間滑落，從而使其感應(yīng)效果更佳靈敏。3.1.4吸水材料的選擇。采用吸水量最大，結(jié)構(gòu)外形穩(wěn)定的海綿作為吸水材料，相較于毛巾等物品更加美觀且便于控制。

4 技術(shù)關(guān)鍵

4.1 對(duì)雨滴信號(hào)的接受并讀取利用。

4.2 翻轉(zhuǎn)過(guò)程中板凳的穩(wěn)定性。

4.3 利用舵機(jī)和方管控制吸水海綿的移動(dòng)

5 各模塊技術(shù)指標(biāo)

5.1 驅(qū)動(dòng)模塊

采用L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，控制推桿電機(jī)和直流減速電機(jī)。

5.2 感應(yīng)模塊

采用雨滴傳感器作為感應(yīng)模塊，其中的雨滴傳感器用于檢測(cè)出雨量，并利用控制器將檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行變換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，由單片機(jī)接收并作出反應(yīng)。

6 作品論述

6.1 作品的科學(xué)性

首先介紹一下這款產(chǎn)品使用的主要器件器件，主控芯片采用的是stc89c51rc 芯片，該芯片價(jià)格低廉控制簡(jiǎn)單，雖然性能并非最佳，但足夠勝任本產(chǎn)品的控制。產(chǎn)品通過(guò)雨滴傳感器向單片機(jī)發(fā)送數(shù)字信號(hào)進(jìn)而控制L298N 模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、工作、停止的控制。簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，便于控制。

6.2 作品的先進(jìn)性、創(chuàng)新性

改變了傳統(tǒng)的遮擋型防雨方式，采用更靈活的構(gòu)造對(duì)戶外座椅進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，推桿電機(jī)、光軸、滑塊的結(jié)合時(shí)椅面能夠穩(wěn)定上升。低功耗設(shè)計(jì)，利用舵機(jī)控制方管的張合推動(dòng)吸水海綿擦拭椅面，于烘干等方式相比更加節(jié)能環(huán)保。沒(méi)有復(fù)雜的線纜，內(nèi)部電路簡(jiǎn)單，后期維護(hù)維修簡(jiǎn)單。相比于采用遮擋型防雨方式的戶外座椅更加小巧，易于安裝，成本低，可適用于各種不同戶外環(huán)境。

7 工作方式

7.1 驅(qū)動(dòng)方式

以12V100r/min 直流減速電機(jī)帶動(dòng)椅面翻轉(zhuǎn)。用推桿電機(jī)控制椅面的起落。推桿電機(jī)推力大，穩(wěn)定性好，經(jīng)濟(jì)耐用。

7.2 感應(yīng)方式

用雨滴模塊來(lái)檢測(cè)天氣，利用雨滴傳感器探測(cè)實(shí)時(shí)接收天氣情況，其中的雨滴傳感器用于檢測(cè)出雨量，并利用控制器將檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行變換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，進(jìn)行回傳分析，由單片機(jī)接收并作出反應(yīng)。適應(yīng)各種環(huán)境。

7.3 拓展方式

在椅面下方置吸水海綿，并利用方管和舵機(jī)的結(jié)合推動(dòng)其移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被打濕椅面的擦拭，使座椅即使在陰晴不定的天氣下依然能保持干燥，正常使用。

7.4 控制方式

采用stc89c51 單片機(jī)處理信號(hào)并發(fā)送信號(hào)，控制L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

8 結(jié)論

在制作過(guò)程中，分析現(xiàn)有各類戶外座椅，找到他們的不足之處，對(duì)他們的缺點(diǎn)進(jìn)行集中思考，最終想到自動(dòng)翻轉(zhuǎn)這一初步想法，在此基礎(chǔ)上又增加擴(kuò)展的擦拭功能，加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，提出多種制作方案進(jìn)行測(cè)試，作品在進(jìn)行單片機(jī)自動(dòng)控制這一程中，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，調(diào)試各項(xiàng)指標(biāo)，最終掌握最佳方案整體設(shè)計(jì)制造的成功離不開(kāi)隊(duì)員們齊心協(xié)力，不怕困難，勇于探索的精神。在遇到問(wèn)題時(shí)積極思考，能夠相互解答相互幫助，因此才能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)。

最后還要感謝鞏老師張老師等實(shí)驗(yàn)室老師的支持和指導(dǎo)。