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由于現(xiàn)代人工作壓力比較大，人們都匆匆忙忙于都市生活，沒有時間對自己的隨身衣物進行晾曬，特別是鞋子，據(jù)調查統(tǒng)計，我國平均每人每天走8000至10000步，人一生的行走的路程可以繞地球五圈。足部不僅承擔著人體體重二至三倍的壓力，還被一雙鞋子緊密包裹著，如果鞋子質量不好的話，會造成足部空間密不透風，腳會大量出汗，如果人的腳長期處于潮濕環(huán)境下，就給細菌滋生以可趁之機，容易形成腳氣、腳雞眼等疾病，給自己和周圍的人造成極大的困擾。足部問題越來越成為人類健康的重要殺手，我們的產(chǎn)品就旨在解決這一問題，利用太陽能和電能能在短時間內實現(xiàn)對鞋子的烘干和除菌。
1.與現(xiàn)有晾鞋方式對比
現(xiàn)在大多數(shù)普通家庭仍在采用傳統(tǒng)的晾鞋方式，這種傳統(tǒng)方式的缺點是無法根據(jù)太陽光每個時刻的角度自動調整鞋子的方向，造成無法實現(xiàn)對太陽能資源的利用，而且長時間的暴曬容易對鞋子造成損傷，得不償失。研究表明，采用相同面積、相同轉換率的太陽能電池板，采用陽光跟隨伺服技術比固定仰角技術的光伏發(fā)電設備至少提高35%的能量利用率。
2.工作原理
光路及跟隨方案：陽光自動跟隨系統(tǒng)采用多路光敏二極管，在水平面太陽出現(xiàn)角度180度的范圍內，裝有19個光敏二極管，并配有遮光盒，遮光盒內留有一個小孔，陽光正對小孔時，光敏二極管可感知到較大光照，當模塊所在環(huán)境光線亮度達不到設定閾值時，DO端輸出高電平；當外界環(huán)境光線亮度超過設定閾值時，DO端輸出低電平。DO端與單片機連接，通過調試程序用單片機控制舵機的旋轉角度，這樣便可實現(xiàn)在水平面內鞋子方向隨太陽光的方向變化而變化。在豎直平面內亦是如此，由于太陽一年四季高度不同，所以特意在豎直平面內增加了舵機及10個光敏二極管，光敏二極管將數(shù)據(jù)傳給單片機，單片機進而控制豎直平面內的舵機在豎直平面內調整角度。通過雙軸對太陽光進行跟蹤，使鞋子隨著太陽高度角和方位角的變化而變化，這樣便可獲得較大值的太陽能。機械結構上的雙自由度可以使上層鋁板在0至90度范圍內進行轉動，下層鋁板實現(xiàn)在0至180度范圍內的轉動，舵機安裝在鋁板底部。平臺移動：該設備采用智能四輪可移動平臺，平臺上裝有前后左右各裝有一個光敏電阻，當哪個方向的太陽光強度達到它的設定閾值時，小車通過單片機控制便向哪個方向移動，若存在多個光敏電阻同時達到閾值，平臺會自動調整方向再進行檢測，或者任選一個光源較強的方向進行移動；若都沒有檢測到較強光源，平臺則會原地靜止不動。該平臺通過STM32單片機控制可實現(xiàn)自尋找太陽光，尋找到太陽光后自動停下，啟用平臺上的太陽光跟隨系統(tǒng)，利用太陽光對鞋子進行晾干。烘干晾曬于一體：該設備不僅僅可用于晾曬鞋子，還可用于烘干鞋子，其上的烘干器配合濕度從傳感器與繼電器，可在最短時間內將潮濕的鞋子變?yōu)楦稍锏男?，烘干器與濕度傳感器裝在頂部支架上，當鞋子濕度較大時，濕度傳感器輸出信號控制繼電器開閉，進而控制烘干器的開關閉合，反之如果濕度小于設定值時，通過控制繼電器可使烘干器斷開，這樣不至于損壞鞋子，是鞋子的干度恰到好處。供電方式：該設備可采用太陽能電池板和普通家庭交流電雙供電方式。當太陽光比較充足時，便可充分利用平臺上的太陽能電池板，太陽能電池板也可根據(jù)太陽角度的變化而變化，原理與上述相似，這樣才可實現(xiàn)較大限度對太陽能的利用。
3.創(chuàng)新點
一是使用太陽能電池板和插座雙供電方式為幾乎全套設備供電，太陽能供電清潔無污染，插座為設備供電實用性較廣。二是將晾曬設備與移動平臺結合，使其更加靈活方便，節(jié)約空間，其中利用光敏電阻平臺自動尋找光源，不用擔心太陽光曬不到的問題。三是鞋架的雙自由度使得鞋子每時每刻都朝向光源，極大地提高了太陽光的利用率，提高晾曬效率。四是烘干器與濕度傳感器的配合使用使得鞋子不會被過度烘干，在一定程度上對鞋子起到了保護作用。五是該設備占用空間較少，不論用戶家里陽臺面積的大小，或者是農(nóng)村的露天式陽臺，均可使用。
4.結語
該款鞋子晾曬設備基于STM32單片機對整個設備進行控制，底部平臺的移動可使該設備永遠處在有太陽光時永遠處在太陽光下，通過三個舵機實現(xiàn)對鞋架的雙自由轉向，通過調整轉角和仰角實現(xiàn)對太陽光較大下限度的跟蹤和利用，配合烘干器和濕度傳感器，可在最短時間內對鞋子進行干燥并且不傷害鞋子，太陽能電池板和普通插座雙供電方式可使該設備根據(jù)實際情況靈活選擇最適合它的供電方式，提高設備工作效率，總之，該設備具有較強的創(chuàng)新性和實用性。