全自动空调外机散热片清扫装置设计

何光辉，许传柏，张加茂，冯展勋，张虎

国网山东省电力公司五莲县供电公司，山东 262300

摘 要：精密空调的外机体积比较大，散热片上灰尘的清扫一直耗时费力的事情。为了能更加高效快速的清洗外机散热片设备，设计了一种全自动空调外机散热片清扫装置，该清扫装置的控制系统带动步进电机上的软毛刷、气枪喷头、水枪喷头等清扫设备自动完成外机的清洗，清扫过程自动完成，清扫速度快，干净整洁，效果良好。

关键词：空调外机清洗；步进电机；全自动

1 引言

自

动化机房用精密空调需要长时间运行，运行要求高，外机在运行一段时间后就会附着大量的灰尘，需经常清洗，目前主要使用的清洗方法就是采用人工的方式，先用长毛刷清扫掉表面的灰尘，然后再用自来水管进行冲洗，因空调外机安装在外墙，冲洗需从侧面冲洗，造成只能冲洗到散热片外层，里层无法冲洗。散热片堵塞会造成精密空调散热性能不佳而告警，引起空调停机，机房温度升高，通讯设备过温会造成通讯故障，引起全县电网故障。为了解决精密空调外机清洗不便的问题，设计了一种全自动空调外机散热片清扫装置。本装置包括清扫装置、移动装置和控制装置组成，清扫装置包括清洗毛刷、冲洗喷头、吹气口，供水软管，供气软管，水加压泵等，移动装置包括步进电机、移动滑竿滑轮等，控制装置包括红外探头、步进机控制装置、遥控装置以及整个清扫装置的控制系统等等。使用时按动遥控器，安装在移动滑块上的红外探头就会自动判定空调外机的轮廓，自动确定需要清扫的区域，后面的毛刷、清洗喷头等清洗装置就会在控制系统的控制下自动往复清扫掉外机散热片上的灰尘，吹起口会自动吹干外机上附着的水珠。收集到的污水通过排污软管排入到污水管道。整个清洗过程全部由控制系统自动完成，不需要人工干预，清洗速度快，清洗效果好，是一个经济高效的产品，值得大力推广。

2 工作原理及工作过程

有些空调外机是悬挂在建筑物外墙的，所以装置必须要做到足够轻，因此该全自动空调外机散热片清扫装置为铝合金结构骨架，外壳为透明耐摔塑料板构成。外壳上有一挂钩，可以方便使用长杆进行挂取。清扫装置内有一个横向滑竿和纵向滑竿，使得滑竿上的移动滑块可以移动到清扫装置覆盖的任何区域。滑竿上装有步进电机，红外探头和清扫装置都固定在步进电机上，随电机进行移动。首先，移动滑块上的红外探头会探测空调外机的边缘，当红外探头检测到空调外机左侧边缘时，探头给控制系统发送一个开启信号，系统接收到信号后控制移动滑块下的步进电机前进一小段距离，使得红外探头后的软毛刷正好对准空调外机散热片的边缘，然后控制系统开始控制步进电机匀速转动，开启水泵开始往散热片上喷水，水枪喷头后的吹起喷头随后将水珠吹干。当红外探头检测到空调外机后侧边缘时，再给控制系统发送一个停止信号，系统控制水枪喷头和吹起喷头完成一行的工作后，步进电机下移，继续重复以上的工作过程。清扫装置自上而下、从左到右进行移动清扫，整个过程由清扫装置自动完成。清扫完成后，步进电机回到装置的左下角，清扫工作完成。

图1 全自动空调外机散热片清扫装置示意图

2.1 清扫装置

清扫装置模拟人工清扫的方式，包括长软毛刷、气枪喷头、水枪喷头、气泵、水泵以及与之相连的弹簧管都装置。长软毛刷位于清扫装置的最前端，用于粗略清扫掉空调外机散热片表面比较明显的灰尘。经过软毛刷的初步清洗，大部分易吹落的灰尘基本被清理干净。其后的水枪喷头开始喷水，大功率的水泵将水喷洒到散热片上，将比较顽固的污渍冲刷掉；气泵将压缩空气通过气枪喷头吹到洗好的部位，将散热片上残留的水珠吹干净。经过这一系列的清扫工作，散热片上的灰尘基本被清理干净，清扫效果与人工清扫效果相当，但是清扫速度却大大提高。

2.2 移动装置

移动装置主要指的是滑竿和步进电机部分。滑竿有两根，一根横向的滑竿，使移动滑块保存横向运动；一根纵向的，使得移动滑块可以上下运动。这样就可以保证移动滑块可以移动到需要清扫区域的任何位置。

对于电机的选择，因为需要精确的确定散热片的边缘及大小范围，因此需要电机能够精确控制前进的距离。步进电机的转角、转速都可以精确控制，控制简单，只需要一个脉冲信号即可完成电机的转动控制，虽然步进电机的功率小，转速低，但是由于该空调外机散热片清扫装置不需要很大的功率，所以步进电机完全符合本设计的要求。所以选用步进电机作为移动滑块的动力装置。

2.3 控制系统

空调外机散热片的清洗需要正确的控制逻辑和精准的定位控制。由于不同的空调外机的散热片大小不同，位置也不同，因此清扫前首先需要判断散热片的精确位置。本设计采用红外技术，利用红外探测技术来确定散热片的边缘。在移动滑块的前端安装有一个红外探头，红外探头一直对外发送红外线，当红外线遇到障碍物时就会发生反射，控制系统根据接收到的红外线反射情况即可得到散热片的外围轮廓。控制设备的部分用于控制气泵、水泵的开启和电机的转动。

在清扫工作过程中，喷水、喷气由气泵和水泵的增压阀门开关控制，喷气喷头和喷水喷头由步进电机带动，红外探头用来确保电机的精确定位。

步进电机的控制是通过控制脉冲的频率来实现的，频率越大，转速越快，但步进电机的负载会随着转速的增大而降低。本设计通过两方面来保证对电机的请确定位：首先需要保证在驱动步进电机时不失步，再次要合理的选择脉冲的细分数，用来提高精确度。

3 结论

为了保证自动化控制机房内监控设备的安全运行，精密空调的外机散热片需要经常清洗，因为空调外机安装的外墙，目前常用的人工用自来水冲洗的方法从侧面冲洗，造成只能冲洗到散热片外层，里层无法冲洗。散热片堵塞会造成精密空调散热性能不佳而告警，引起空调停机，机房温度升高，通讯设备过温会造成通讯故障，引起全县电网故障。本设计的全自动空调外机散热片清扫装置，通过安装在移动滑块上的红外探头的精确定位，自动判定需要清扫的区域，后面的毛刷、清洗喷头等清洗装置就会在控制系统的控制下自动往复清扫掉外机散热片上的灰尘，吹起口会自动吹干外机上附着的水珠。收集到的污水通过排污软管排入到污水管道。整个清洗过程全部由控制系统自动完成，省时省力。在某供电所适用两年，设备运行良好，性能稳定，清扫效果好，节省了人力开支，取得了良好的经济效果。

（作者单位：国网山东省电力公司五莲县供电公司）

参考文献：

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姓名： 何光辉，许传柏，张加茂，冯展勋，张虎
作者单位：国网山东省电力公司五莲县供电公司
单位邮编：262300
单位所在地(精确到市)：山东省日照市