CN101708097A - 一种带画轴的自动折叠伸缩蚊帐架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带画轴的自动折叠伸缩蚊帐架，属于日常生活工具技术领域。本装置由铝合金杆、带弹簧片的铰链、涡轮蜗杆、步进电机、滚动轴、钢丝线等构成，安装在靠近床的一边的墙壁上，采用单片机控制步进电机带动涡轮蜗杆实现蚊帐架的自动折叠伸缩，同时控制画轴自动收卷和放下画。当需要放下帐子时，机构控制画轴自动上卷收起画，之后蚊帐架向外延伸；当不需要帐子时机构控制帐架像墙壁收缩，使帐子收到墙壁处，之后画轴滚动使画下放直到全部遮住帐子，达到美观目的。本发明的结构紧凑，不占空间，成本低廉，易实施。
Description
技术领域
本发明涉及日常生活用具，具体地说是一种带画轴的自动折叠伸缩蚊帐架。
背景技术
目前市场上蚊帐架一般有两类：一是固定式，此类蚊帐架直接固定在床的四角或天花板上，并和蚊帐形成一体，在不用的时候难以收缩，占用了卧室很大空间，严重影响了卧室光线，很大程度上在卧室造成了视觉污染；另一类是被动折叠蚊帐架，它需要手动操作，折叠麻烦，且折叠后蚊帐只是被收在床头，没有遮挡，同样影响卧室环境，造成视觉污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有画轴的自动折叠伸缩蚊帐架，其结构紧凑，不占空间，成本低廉，易实施。
本发明的技术方案是：它由机械部分和控制驱动电路组成；其中机械部份主要由支座及其内部的一个收线箱和一个画轴箱、横杆组成，在支座外面通过四段不同长度的杆件和铰链把支座和横杆连接到一起；收线箱处于支座下部，其内部有可旋转的轴，在轴上固定有绞线轮和蜗轮，轴的一端穿出收线箱右端通过轴端固定装置固定，蜗轮和蜗杆连接，蜗杆与一号步进电机连接，一号步进电机通过导线接入控制驱动电路，在绞线轮上拴有钢丝线，钢丝线一端和绞线轮连接，另一端穿出支座上的收线箱体上的孔连接到外部横杆上；在横杆和支座孔之间的横杆钢丝线外部有可伸缩的橡胶保护套。画轴箱位于支座的上部，其内部有一个转轴，此转轴穿出画轴箱右壁，在壁外转轴有一阶梯轴，在阶梯轴外有轴端固定装置，轴的固定装置通过螺栓将转轴固定，转轴中间部分通过键固定有一个蜗轮，蜗轮通过蜗杆连接到二号步进电机上，二号步进电机与控制驱动电路连接，而转轴两端有两付传动齿轮，此两传动齿轮与画轴连接轴连接。动力由二号步进电机轴传到蜗杆，再由蜗杆传到蜗轮，涡轮通过与转轴连接的两齿轮传到与该齿轮齿合的另两齿轮上，因为这两齿轮用键连接到另两个用来连接画轴的轴上，所以最后动力经过这齿轮直接传到用来连接画轴的轴上。画轴连接轴的一端由轴端固定装置固定在画轴箱上，另一端连接到画轴，画轴可以根据需求自行更换。画轴连接轴与画轴连接处有一片与弹簧连接的滑动片来锁紧画轴。与滑动片连接的弹簧一端连接滑动片另一端连接到阶梯轴起到固定作用。在支座外面，通过四段不同长度的铝合金杆和六个铰链把支座和横杆连接到一起。在支座和横杆下方有多个挂钩用来挂蚊帐。
上述所说的弹簧片由弹簧片A端、弹簧片弯曲部分、防裂孔、安装孔、弹簧片B端构成，其中安装孔用来装铰链，防裂孔用来有效的减小弹簧片工作时内部应力，以防止弹簧片因应力过大而折断，弹簧片弯曲部分用来提高弹簧片的弹性。为了使弹簧片和连接更加紧密，本设计在弹簧片弯曲部分末端设计了弹簧片A端和弹簧片B端，此两部设计平直能很好的和铝合金壁杆靠紧。该弹簧片受压缩时收缩，不受力时自动弹开。
上述所说的铰链由螺栓、带内螺纹圆盘、一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分构成，一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分中间部分均有孔。安装时二号铝合金杆连接部分卡入一号铝合金杆连接部分内部，在二号铝合金杆连接部分中间放入弹簧片并使弹簧片的弹簧片A端和弹簧片B端分别进入一号铝合金杆和二号铝合金杆连接部分的铝合金杆内孔内并靠紧铝合金杆壁，之后在一号铝合金杆连接部分外部两边分别放上一个带内螺纹圆盘并使一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分和带内螺纹圆盘中间的孔全部对其，最后旋入螺栓并使个部件之间有一定空隙以保持铰链的活动性。
当该蚊帐架处于伸开状态需要收起时，按下控制开关使开关K置于S1端，此时单片机和驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入高电平作为两步进电机(2和18)正转的输入信号，同时VT1打开，驱动芯片VCC接入12V，用来驱动步进电机(2、18)。单片机经过运算判断控制带动绞线轮12的一号步进电机正转，带动蜗杆使涡轮旋转，最终使绞线轴带动绞线轮正转收起钢丝线，由于铝合金杆间铝合金杆的铰链里的弹簧片受到压力作用折叠，使铝合金杆折叠，最终使横杆靠近底座。因为蚊帐的一边挂在横杆上的挂钩上，其随横杆的运动收缩到靠墙位置。之后一号步进电机停止，二号步进电机正转带动蜗杆转动涡轮，最终通过和涡轮连接的转轴连接上的两齿轮把动力传到与齿轮齿合的另两个齿轮上，由于这连个齿轮的转动导致轴转动使动力最终传送到画轴上使画轴正向旋转放下画卷，直到画卷遮盖住收紧的蚊帐时二号步进电机停止。由于涡轮和蜗杆的自锁作用，横杆不会由于其他原因而变长，画轴不会随意收卷画卷，保证了机构稳定和安全。
当该蚊帐架处于收缩状态需要伸开时，按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。单片机经过运算判断控制带动画轴转动的二号步进电机反转，带动蜗杆使涡轮转动，并通过和蜗轮连接的轴和轴上的两齿轮把动力传到画轴上，使画轴反向旋转收起画卷，直到全部收起时二号步进电机停止。之后另一带动绞线轮的一号步进电机带动蜗杆使蜗轮反转，并使带绞线轮的轴带动绞线轮反转放开横杆，由于铝合金杆间的铰链里的弹簧片受到压力作用减小而弹开铝合金杆伸开，最终使横伸到到靠近床的另一边，由于蚊帐的一边挂在横杆上的挂钩上，其随横杆的运动拉伸到床的另一边位置。由于蜗轮和蜗杆作用，横杆不会由于其他原因而收缩，画轴不会随意放下画卷，保证了机构稳定和安全。
本发明的电路设计中用PMM8713步进电机环形分配器与SI7300A步进电机功率放大器组成了两个二相步四线进电机功率驱动电路，电路通过PMM8713管脚接入单片机AT89S2。其中AT89S52的P0.2和P0.5分别接入两个PMM8713的CK管脚，由AT89S52为控制提供脉冲信号；TT89S52的P0.2和P0.6分别接入两个PMM8713的复位端R，控制步进电机的起停。电路中PD控制端为SI7300A的输入电流IO调节端，可悬空或接高电平，接高电平时可适当提高SI7300A的输出电流IO，在本应用系统中悬空使用。电路中开关信号通过一个上拉电阻接入AT89S52，其中高电平有效。
本电路使用时接入220V 50HZ交流电，交流电通过变压器变压、桥式电路整流等最后通过7805和7812得到5V和12V直流电，其中5V电压作为控制信号输入电压和芯片电源电压。12V作为步进电机驱动电压。按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。
控制控制过程中，为了使步进电机每次旋转恰到其位，以便在蚊帐架横杆和达到合适位和画轴收放达到最佳效果，以防止机构运行不合理和步进电机受损，步进电机旋转转数采用脉冲数控制，具体工作如图11所示。
本发明的有益效果是：能根据人的需求自动放开和收起蚊帐架及其架子上的蚊帐，同时该装置带有自动收卷和放下画卷，能再收起蚊帐后自动放下画卷遮盖蚊帐，达到美化卧室环境目的，在放开蚊帐之前自动收起画卷。实用新型的结构紧凑，不占空间，成本低廉，易实施。
附图说明
图1为本发明的机械部分整体空间结构示意图；
图2为本发明的机械部分整体侧面结构示意图；
图3为图2中的B-B剖面放大结构示意图；
图4为图2中的C-C剖面放大结构示意图；
图5为本发明的弹簧片结构示意图；
图6为本发明的铰链结构示意图；
图7为本发明的铰链A-A剖视图；
图8为图7的俯视图；
图9为本发明的电路部分框图；
图10为本发明的电路部分原理图；
图11为本发明的控制程序方框图。
图中各标号依次表示：收线箱体1、一号步进电机2、蜗杆3、一号步进电机轴4、轴5、轴端固定装置6、螺栓7、涡轮8、键9、键10、孔11、绞线轮12、阶梯轴13、画轴箱体14、阶梯轴15、齿轮16、键17、二号步进电机18、二步进电机轴19、蜗杆20、键21、涡轮22、转轴23、阶梯轴24、轴端固定装置25、螺栓26、轴27、阶梯轴28、轴端固定装置29、螺栓30、齿轮31、键32、弹簧33、滑动片34、画轴35、铰链36、铝合金杆37、钢丝线38、可伸缩橡胶保护套39、挂钩40、螺栓孔41、横杆42、弹簧片A端43、弹簧片弯曲部分44、防裂孔45、安装孔46、弹簧片B端47、一号铝合金杆48、螺栓49、带内螺纹圆盘50、一号铝合金杆连接部分51、弹簧片52、二号铝合金杆连接部分53、二号铝合金杆54、支座55。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明由机械部分和控制驱动电路组成；其中机械部份主要由支座55及其内部的一收线箱1和一画轴箱14、横杆42组成，在支座外面通过四段不同长度的杆件和铰链把支座和横杆连接到一起。在靠床一边的墙上安装支座，支座上有螺栓孔41，安装时用螺栓通过螺栓孔41固定在靠床一边的墙上。支座内部包括收线箱1和画轴箱14。收线箱1处于支座下部，其内部有可旋转的轴5，在轴5上固定有绞线轮12和蜗轮8，并分别通过键10和键9固定在轴5上，轴5的一端穿出收线箱1右端通过轴端固定装置6和螺栓7固定以防止其向外伸出，蜗轮8和蜗杆3连接，蜗杆3通过步进电机轴4和一号步进电机2连接，一号步进电机2通过导线接入控制驱动电路，在绞线轮12上拴有钢丝线38，钢丝线38一端和绞线轮12连接，另一端穿出支座上的收线箱体1上的孔11连接到外部横杆42上，在横杆42和支座孔之间的钢丝线38外部有可伸缩的橡胶保护套39。画轴箱14位于支座上部，其内部有一个转轴23，此转轴穿出画轴箱14右壁，在壁外转轴有一阶梯轴24，在阶梯轴24外有轴端固定装置25，轴的固定装置25通过螺栓26将转轴23固定，转轴25中间部分通过键21固定蜗轮22，蜗轮22通过蜗杆20连接到二号步进电机18的轴19上。二号步进电机18与控制驱动电路连接，而转轴23两端有两齿轮16，此两齿轮16用键17连接到轴23上。动力由二号步进电机轴18传到蜗杆20，再由蜗杆20传到蜗轮22，蜗轮22通过与转轴23连接的两齿轮16传到与齿轮16齿合的另两齿轮31上，因为齿轮31用键32连接到另两个连接画轴35的轴27上，所以最后动力经过齿轮31传到轴27上。这两轴27一端分别被轴端固定装置29和螺栓30固定在画轴箱14的两边，另一端通过阶梯轴15连接到画轴35，画轴35可以根据需求自行更换，在轴27靠近画轴35部分各有一片和弹簧33连接的滑动片34用来锁紧画轴35。在支座外面，通过四段不同长度的铝合金杆37和六个铰链36把支座55和横杆42连接到一起。在支座55和横杆42下方各有四个挂钩40，挂钩40用来挂蚊帐。
上述所说的弹簧片52由弹簧片A端43、弹簧片弯曲部分44、防裂孔45、安装孔46、弹簧片B端47构成，其中安装孔46用来装铰链，防裂孔45用来有效的减小弹簧片工作时内部应力，防止应力过大而使弹簧片52折断，弹簧片弯曲部分44用来提高弹簧片的弹性。为了使弹簧片和铝合金杆壁54连接更加紧密，本设计在弹簧片弯曲部分44末端设计了弹簧片A端43和弹簧片B端47，此两部设计平直能很好的和铝合金杆壁54靠紧。该弹簧片52受压缩时收缩，不受力时自动弹开。
上述所说的铰链由螺栓49、带内螺纹圆盘50、一号铝合金杆连接部分51、弹簧片52、二号铝合金杆连接部分53构成，一号铝合金杆连接部分51、弹簧片52、二号铝合金杆连接部分53中间部分均有孔。安装时二号铝合金杆连接部分53卡入一号铝合金杆连接部分51内部，在二号铝合金杆连接部分53中间放入弹簧片使弹簧片的弹簧片A端43和弹簧片B端47分别进入一号铝合金杆48和二号铝合金杆连接部分53的铝合金杆内孔并靠紧铝合金壁杆54，之后在一号铝合金杆连接部分51外部两边分别放上一个带内螺纹圆盘50并使一号铝合金杆连接部分51、弹簧片52、二号铝合金杆连接部分53和带内螺纹圆盘50中间的孔全部对齐，最后旋入螺栓49并使个部件之间有一定空隙以保持铰链的活动性。
当该蚊帐架处于伸开状态需要收起时，按下控制开关使开关K置于S1端，此时单片机和驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入高电平作为两步进电机(2和18)正转的输入信号，同时VT1打开，驱动芯片VCC接入12V，用来驱动步进电机(2、18)。单片机经过运算判断控制带动绞线轮12的一号步进电机2正转，带动蜗杆3涡轮8旋转，最终使绞线轴13带动绞线轮12正转收起钢丝线，由于铝合金杆间铝合金杆37的铰链36里的弹簧片52受到压力作用折叠，使铝合金杆37折叠，最终使横杆42靠近支座55。因为蚊帐的一边挂在横杆42上的挂钩40上，其随横杆42的运动收缩到靠墙位置。之后一号步进电机2停止，二号步进电机18正转，带动蜗杆20蜗轮22，最终通过和蜗轮22连接的转轴23和转轴23连接上的两齿轮16把动力传到与齿轮16齿合的另两个齿轮31上，由于齿轮31的转动导致轴27转动使动力最终传送到画轴35上，使画轴35正向旋转放下画卷，直到画卷遮盖住收紧的蚊帐时二号步进电机18停止。由于蜗轮(8、22)和蜗杆(3、20)的自锁作用，横杆42不会由于其他原因而变长，画轴35不会随意收卷画卷，保证了机构稳定和安全。
当该蚊帐架处于收缩状态需要伸开时，按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。单片机经过运算判断控制带动画轴35转动的二号步进电机18反转，带动蜗杆20使蜗轮22转动，并通过和蜗轮22连接的轴23和轴上的两齿轮16把动力传到画轴35上，使画轴35反向旋转收起画卷，直到全部收起时二号步进电机18停止。之后另一带动绞线轮12的一号步进电机2带动蜗杆3使涡轮8反转，并使带绞线轮12的轴5带动绞线轮12反转放开横杆42，由于铝合金杆37间的铰链36里的弹簧片52受到压力作用减小弹开，使铝合金杆37伸开，最终使伸到横杆42靠近床的另一边，由于蚊帐的一边挂在横杆42上的挂钩40上，随横杆42的运动拉伸到床的另一边位置。由于蜗轮8、22和蜗杆3、20的作用，横杆42不会由于其他原因而收缩，画轴35不会随意放下画卷，保证了机构稳定和安全。
该实用新型的电路设计中用PMM8713步进电机环形分配器与SI7300A步进电机功率放大器组成了两个二相步四线进电机功率驱动电路，电路通过PMM8713管脚接入单片机AT89S2。其中AT89S52的P0.2和P0.5分别接入两个PMM8713的CK管脚，由AT89S52为控制提供脉冲信号；TT89S52的P0.2和P0.6分别接入两个PMM8713的复位端R，控制步进电机的起停。电路中PD控制端为SI7300A的输入电流IO调节端，可悬空或接高电平，接高电平时可适当提高SI7300A的输出电流IO，在本应用系统中悬空使用。电路中开关信号通过一个上拉电阻接入AT89S52，其中高电平有效。
本电路使用时接入220V 50HZ交流电，交流电通过变压器变压、桥式电路整流等最后通过7805和7812得到5V和12V直流电，其中5V电压作为控制信号输入电压和芯片电源电压。12V作为步进电机驱动电压。按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。按下控制开关使开关K置于S2端，此时控制电路板单片机和驱动电路驱动芯片都接入5V电源，单片机P0.1输入低电平作为步进电机反转的输入信号，同时VT1打开，驱动电路板接入12V来作为步进电机使用电压。
控制过程中，为了使步进电机每次旋转恰到其位，以便在蚊帐架横杆和达到合适位和画轴收放达到最佳效果，以防止机构运行不合理和步进电机受损，步进电机旋转转数采用脉冲数控制，具体工作如图10所示。
Claims (6)
1.一种带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：由机械部分和控制驱动电路组成；其中机械部份主要由支座及其内部的一个收线箱和一个画轴箱、横杆组成，在支座外面通过四段不同长度的杆件和铰链把支座和横杆连接到一起；收线箱处于支座下部，其内部有可旋转的轴，在轴上固定有绞线轮和蜗轮，轴的一端穿出收线箱右端通过轴端固定装置固定，蜗轮和蜗杆连接，蜗杆与一号步进电机连接，一号步进电机通过导线接入控制驱动电路，在绞线轮上拴有钢丝线，钢丝线一端和绞线轮连接，另一端穿出支座上的收线箱体上的孔连接到外部横杆上；画轴箱位于支座的上部，其内部有一个转轴，此转轴穿出画轴箱右壁，在壁外转轴有一阶梯轴，在阶梯轴外有轴端固定装置，转轴中间部分固定有一个蜗轮，蜗轮通过蜗杆连接到二号步进电机上，二号步进电机与控制驱动电路连接，而转轴两端有两付传动齿轮，此两传动齿轮与画轴的连接轴连接；画轴连接轴的一端由轴端固定装置固定在画轴箱上，另一端连接画轴，画轴连接轴与画轴连接处有一片与弹簧连接的滑动片来锁紧画轴，在支座和横杆下方有多个用来挂蚊帐的挂钩。
2.按权利要求1所述的带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：铰链由螺栓、带内螺纹圆盘、一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分构成，一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分中间部分均有孔，二号铝合金杆连接部分卡入一号铝合金杆连接部分内部，在二号铝合金杆连接部分中间置弹簧片，并使弹簧片的A端和B端分别进入一号铝合金杆和二号铝合金杆连接部分的铝合金杆内孔内，在一号铝合金杆连接部分外部两边分别放上一个带内螺纹圆盘，用螺栓连接一号铝合金杆连接部分、弹簧片、二号铝合金杆连接部分和带内螺纹圆盘。
3.按权利要求2所述的带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：弹簧片由弹簧片A端、簧片弯曲部分、防裂孔、安装孔、弹簧片B端构成一个整体。
4.按权利要求1所述的带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：在横杆和支座孔之间的横杆钢丝线外部有可伸缩的橡胶保护套。
5.按权利要求1所述的带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：用PMM8713步进电机环形分配器与SI7300A步进电机功率放大器组成了两个二相步四线进电机功率驱动电路，电路通过PMM8713管脚接入单片机AT89S2，其中AT89S52的P0.2和P0.5分别接入两个PMM8713的CK管脚，由AT89S52为控制提供脉冲信号；TT89S52的P0.2和P0.6分别接入两个PMM8713的复位端R，控制步进电机的起停；电路中PD控制端为SI7300A的输入电流IO调节端，可悬空或接高电平，电路中开关信号通过一个上拉电阻接入AT89S52。
6.按权利要求1所述的带画轴的自动折叠伸缩帐架，其特征是：所述的电路使220V交流电转换成5V和12V直流，并分输入单片机和步进电机驱动芯片，控制驱动两个步进电机实现运转。
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