CN103558879A

CN103558879A - 一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统

Info

Publication number: CN103558879A
Application number: CN201310566535.0A
Authority: CN
Inventors: 苏春建; 李甜甜; 郭素敏; 田和强; 戴向云; 刘杰; 张金峰
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: CN103558879B

Abstract

本发明公开了一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，它由检测模块、窗体装置、驱动机构、联动机构、控制模块五部分组成；检测模块包括温度传感器和角度传感器；窗体装置包括框架、叶片和叶片轴；驱动机构包括蜗轮轴、步进电机、蜗轮、蜗杆和一体化支架；联动机构包括曲柄、连杆、衬套、销；控制模块包括阻值电压转换电路、单片机和信号合成驱动电路；叶片和叶片轴均为多个，叶片装置在叶片轴上；叶片轴的一侧安装有一个能摆动的曲柄，曲柄通过销与连杆连接组成四连杆机构。本发明根据仿生学原理进行设计，可有效根据室内的温度变化进行自动调节、运行平稳可靠，使用方便，可完全替代传统的百叶窗。

Description

一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统

技术领域

本发明涉及一种控温系统，尤其涉及一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统。

背景技术

夏热冬冷地区在炎热的夏天或寒冷的冬天，建筑物外墙的保温隔热效果直接关系到住户能耗的高低，而建筑围护结构的保温隔热性能均不佳，围护结构中透明部分(窗、玻璃幕墙、玻璃采光顶等)的问题尤其严重。近年来，随着住宅商品化进程的加快，为了吸引用户，新建房的窗墙比有不断增大的趋势，加上公共建筑对造型要求高，使用玻璃多，许多建筑的室内温度远远超过了舒适的要求。

通常，人们用窗帘或内置百叶窗等解决阳光照射问题，但这样只能遮阳，而对减少辐射得热却收效甚微，在夏季无法降低室内温度，冬季更无法提高室内温度。以往用于这种用途的百叶窗基本都是手动的，为了百叶窗的开闭或角度的调节，使用者要调整系在百叶窗上的绳，十分不便。而且是人通过感觉光照强弱去调节，一方面人的感觉不够灵敏，另一方面通过人的操作无法准确调整百叶的角度，因此需要一种行之有效的、可自动调节的建筑物用控温系统。

发明内容

为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种仿蝴蝶鳞片控温系统。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，它由检测模块、窗体装置、驱动机构、联动机构、控制模块五部分组成；

检测模块包括温度传感器和角度传感器；窗体装置包括框架、叶片和叶片轴；驱动机构包括蜗轮轴、步进电机、蜗轮、蜗杆和一体化支架；联动机构包括曲柄、连杆、衬套、销；控制模块包括阻值电压转换电路、单片机和信号合成驱动电路；

叶片和叶片轴均为多个，叶片装置在叶片轴上；蜗轮轴的一侧安装有一个能摆动的曲柄，所述曲柄通过销与连杆连接组成四连杆机构。

蜗轮为1／4圆周的蜗轮，蜗轮带动叶片在0～90°的范围转动。

步进电机与蜗杆相连；所述蜗轮轴通过销与一片叶片相连接；所述叶片轴与框架通过衬套连接；所述框架的两端和中间各安装有一个角度传感器。

温度传感器装置在墙体、玻璃表面上，温度传感器输入的基体表面温度，通过阻值电压转换电路将阻值变化转化为电压变化，再经A／D转换将电信号转换为数字信号输入单片机，单片机根据温度控制规律和设定值对步进电机发出一个角度控制指令来驱动步进电机，步进电机带动与其输出轴相连接的蜗杆转动，再传动给与蜗杆相啮合的蜗轮，以控制通过销连接在蜗轮轴上的叶片转过设定角度；

步进电机输出角度经过蜗轮和蜗杆传动，传给蜗轮轴，控制在蜗轮轴上的叶片沿着步进电机转子的转动方向转过一定的角度，同时带动曲柄转动，并通过连杆带动其它叶片轴上的叶片转过相同的角度。

本发明根据仿生学原理进行设计，可有效根据室内的温度变化进行自动调节、运行平稳可靠，使用方便，可完全替代传统的百叶窗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的窗体装置的结构示意图。

图2是本发明的驱动轴与叶片连接示意图。

图3是本发明的驱动机构示意图。

图4是本发明的线路控制原理框图。

图中：1、框架；2、叶片；3、叶片轴；4、曲柄；5、蜗轮轴；6、连杆；7、衬套；8、销；9、步进电机；10、蜗轮；11、蜗杆。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明由检测模块、窗体装置、驱动机构、联动机构、控制模块五部分组成；其中检测模块包括温度传感器和角度传感器；窗体装置包括框架1、叶片2和叶片轴3；驱动机构包括蜗轮轴5、步进电机9、蜗轮10、蜗杆11和一体化支架；联动机构包括曲柄4、连杆6、衬套7、销8；控制模块包括阻值电压转换电路、单片机和信号合成驱动电路。

叶片2和叶片轴3均为多个，叶片装置在叶片轴3上；蜗轮轴5的一侧各安装一个能摆动的曲柄4，曲柄4通过销8与连杆6连接组成四连杆机构。

蜗轮10为1／4圆周的蜗轮，蜗轮10带动叶片2在0～90°的范围转动。

步进电机9与蜗杆11相连，蜗轮轴5通过销与一片叶片相连接。叶片轴3与框架1通过衬套7连接，衬套的作用是减少对叶片轴的摩擦，延长系统工作寿命。

在框架1两端和中间各安装有一个角度传感器，将位置信号转换成电信号后，输入单片机，用于闭环控制，实现叶片转角的精确定位。

温度传感器装置在墙体、玻璃表面上，温度传感器输入的基体表面温度，通过阻值电压转换电路将阻值变化转化为电压变化，再经A／D转换将电信号转换为数字信号输入单片机，单片机根据温度控制规律和设定值对步进电机9发出一个角度控制指令来驱动步进电机9，步进电机9带动与其输出轴相连接的蜗杆11转动，再传动给与蜗杆11相啮合的蜗轮10，以控制通过销连接在蜗轮轴5上的叶片2转过设定角度。

步进电机9输出角度经过蜗轮10和蜗杆11传动，传给蜗轮轴5，控制在蜗轮轴5上的叶片沿着步进电机9转子的转动方向转过一定的角度，同时带动蜗轮轴上5的上的曲柄4转动，并通过连杆6带动其它叶片轴3上的叶片转过相同的角度。由于该系统设计为闭环控制，安装在框架上的角度传感器将叶片2的转动角度反馈回来进行修正，最终使叶片2转到预定位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明一种仿蝴蝶鳞片建筑物外墙控温系统，叶片组件涂有辐射率低于外墙或窗户基体温控涂层，当室内温度过高时，叶片角度旋大，增大基体对外部空间的辐射散热面积，加强对外散热，可降低室温，反之可提高室温，实现对室内温度的自动控制，减少住户能耗；联动机构使用曲柄连杆联动形式，使得系统结构简单，运行可靠；使用蜗杆传动，传动比较大，运行较平稳，体积小，噪声低，以及自锁性好的特点非常适合百叶窗的任务要求，同时省掉了对传动机构和联动机构的锁紧设计；步进电机工作可靠，控制简单，并且定位精度高；而热敏电阻能灵敏的感知温度变化，及时调整叶片旋角；叶片的实际转动位置分别由安装在框体两端和中间位置的三个角度传感器(取平均值)将位置信号转动换成电信号后输入控制器用于闭环控制，最终使叶片转到预定位置，实现叶片角度的精确调整。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，其特征在于：它由检测模块、窗体装置、驱动机构、联动机构、控制模块五部分组成；

所述检测模块包括温度传感器和角度传感器；窗体装置包括框架、叶片和叶片轴；驱动机构包括蜗轮轴、步进电机、蜗轮、蜗杆和一体化支架；联动机构包括曲柄、连杆、衬套、销；控制模块包括阻值电压转换电路、单片机和信号合成驱动电路；

所述叶片和叶片轴均为多个，叶片装置在叶片轴上；蜗轮轴的一侧安装有一个能摆动的曲柄，所述曲柄通过销与连杆连接组成四连杆机构。

2.根据权利要求1所述的建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，其特征在于：所述蜗轮为1／4圆周的蜗轮，蜗轮带动叶片在0～90°的范围转动。

3.根据权利要求1所述的建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，其特征在于：所述步进电机与蜗杆相连；所述蜗轮轴通过销与一片叶片相连接；所述叶片轴与框架通过衬套连接；所述框架的两端和中间各安装有一个角度传感器。

4.根据权利要求1所述的建筑物用仿蝴蝶鳞片控温系统，其特征在于：所述温度传感器装置在墙体、玻璃表面上，温度传感器输入的基体表面温度，通过阻值电压转换电路将阻值变化转化为电压变化，再经A／D转换将电信号转换为数字信号输入单片机，单片机根据温度控制规律和设定值对步进电机发出一个角度控制指令来驱动步进电机，步进电机带动与其输出轴相连接的蜗杆转动，再传动给与蜗杆相啮合的蜗轮，以控制通过销连接在蜗轮轴上的叶片转过设定角度；

所述步进电机输出角度经过蜗轮和蜗杆传动，传给蜗轮轴，控制在蜗轮轴上的叶片沿着步进电机转子的转动方向转过一定的角度，同时带动蜗轮轴上的曲柄转动，并通过连杆带动叶片轴上的其它叶片转过相同的角度。