CN104499870B - 一种窗户控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种窗户控制系统，用于对窗户的开启或关闭进行控制；所述控制系统包括控制器及分别与之连接的电机、室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，所述电机连接窗户的窗扇；所述室内气体传感器、室外气体传感器分别感测卫生间内的气体数据、室外的大气数据，并将数据送入控制器，所述室内湿度传感器和室外湿度传感器分别感测卫生间内的湿度数据、室外的湿度数据，并将数据送入控制器，所述控制器根据前述数据控制电机正向或反向运转，带动窗扇开启或关闭。此控制系统可根据实际情况开启或关闭窗户，更具实用性。
Description
技术领域
本发明属于检测及控制领域，特别涉及一种专门针对卫生间窗户开启或关闭的控制系统。
背景技术
卫生间由于其特殊的用途，经常会发出异味，空气浑浊，对人体健康非常有害，为了克服卫生间存在的问题，通常采用的方式一是在卫生间内放置空气清新剂、除臭剂等化工产品，但空气清新剂并不能将室内的异味清除，长期使用会造成二次污染，危害人体的健康，而除臭剂既有强烈的挥发性，还具有一定的毒性，因此对人体的伤害更是直接而严重。
再一种常见的方式就是安装换气扇，通过换气扇将室内的污浊空气排出，同时吸入室外的新鲜空气，目前针对换气扇的各种改进结构也有很多，如中国专利申请号201220146633.X、名称为“一种卫生间抽气除臭装置”以及中国专利申请号201320103933.4、名称为“卫生间吸气机”，都是通过对换气扇结构的改进，提高排气效率，保证卫生间的空气质量。
对于有些家庭户型，卫生间设置在建筑物的边缘，因此其窗户能够直接与外部环境连通，人们更喜欢采用打开窗户的方式实现空气流通，缓解卫生间的空气质量，这种方式更加直接且高效，但是，由于很多人不能长时间待在家里，往往在早上出门时视外部环境空气状况打开窗户，晚上回家时才能再对窗户进行操作，这样就会存在一个时间差，有可能在早上出门时外部空气状况良好，打开窗户后空气状况变差，就会导致外部的脏空气进入室内，特别是如今秋冬季节雾霾天气的普遍出现，更是会将室外的霾粒子引入室内；或是早上出门时外部空气状况较差，关闭窗户后空气状况变好，此时就不方便再返回家中打开窗户，使用上非常不方便。
另一方面，卫生间总是存在大量的水汽，特别是家庭中的卫生间与浴室设置在一起，洗浴时产生大量的水汽，造成空气中湿度增大，若长期湿度较大，容易滋生细菌，不利于人体健康；另一方面，潮湿的环境对卫生间中的热水器、灯具等电器以及家具等影响也很大，缩短其使用寿命。
目前对卫生间除湿通常采用的方式有两种，一种是利用换气扇等进行室内外气体交换，产生对流，此类结构可参考中国专利申请号201210128030.1、名称为“一种卫生间抽风机”以及中国专利申请号201410030961.7、名称为“一种卫生间自动通风系统”，都是通过感测卫生间内的湿度状况，判断是否启动换气扇，是一种换气扇的自动控制结构。
另一种除湿方式是使用干燥剂等具有吸湿功能的药剂，如中国专利申请号201220614051.X、名称为“可挂立替换式除湿袋”提供一种针对卫生间的民用防潮除湿产品。
同样是针对前述情况，特别是在夏天，一天中的天气状况阴晴不定，若是出门时下雨而不打开窗户，即使后来天气晴朗，也只能再依赖其它除湿方式祛除卫生间内的湿气；或是出门时天气晴朗，打开窗户后下雨，则打开窗户反而会使室内更加潮湿，起不到想要的效果。
通过以上分析，现有的卫生间窗户很难起到应有的作用，有待改进。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种窗户控制系统，其可根据实际情况开启或关闭窗户，更具实用性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种窗户控制系统，用于对窗户的开启或关闭进行控制；所述控制系统包括控制器及分别与之连接的电机、室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，所述电机连接窗户的窗扇；所述室内气体传感器、室外气体传感器分别感测卫生间内的气体数据、室外的大气数据，并将数据送入控制器，所述室内湿度传感器和室外湿度传感器分别感测卫生间内的室内湿度数据、室外的大气湿度数据，并将数据送入控制器，所述控制器根据前述数据控制电机正向或反向运转，带动窗扇开启或关闭。
上述控制器包括顺序连接的A/D转换电路、判断电路和控制电路，所述A/D转换电路的输入端分别连接室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，分别将其感测的数据进行A/D转换后，送入判断电路进行判断；
所述判断电路包括4个比较器、4个非门、3个两输入与门、1个三输入与门和1个三输入或门，其中，第一比较器的参考值设置为室内湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的室内湿度数据，而第一比较器的输出端分别连接第一非门的输入端、第二两输入与门的第一输入端和第三两输入与门的第一输入端，而第一非门的输出端连接第一两输入与门的第二输入端；第二比较器的参考值设置为大气湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气湿度数据，而第二比较器的输出端连接第三非门的输入端；第三比较器的参考值设置为气体数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的气体数据，而第三比较器的输出端分别连接第一两输入与门的第一输入端、第二两输入与门的第二输入端和第二非门D6的输入端，而第二非门的输出端连接第三两输入与门的第二输入端；第四比较器的参考值设置为大气数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气数据，而第四比较器的输出端连接第四非门的输入端；所述第一至第三两输入与门的输出端分别连接三输入或门的3个输入端，而三输入或门、第三非门、第四非门的输出端分别连接三输入与门的3个输入端，而三输入与门的输出端则连接控制电路的输入端，控制电路的输出端连接电机。
上述比较器采用LM324。
上述室内、外气体传感器均采用金属氧化物型气体传感器。
上述室内、外湿度传感器均采用陶瓷湿度传感器。
采用上述方案后，本发明通过增加设置室外气体传感器，通过对当前室外的大气状况进行监测，判断是否有必要打开换气扇，避免为了提高卫生间的空气质量，反而引入雾霾得不偿失的情况，切实提高换气效果，更具实用性。
附图说明
图1是本发明的整体架构图；
图2是本发明中判断电路的实现电路图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种窗户控制系统，用于对窗户的开启或关闭进行智能控制，包括控制器、电机、室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，下面分别介绍。
所述室外气体传感器安装在室外，用于实时感测室外的大气污染状况，并将数据送入控制器；而室内气体传感器安装在卫生间内，具体可安装于卫生间的顶部或墙壁上，用于实时感测卫生间内的气体状况，并将数据送入控制器。所述两个气体传感器均可采用金属氧化物型气体传感器。
所述室外湿度传感器安装在室外，用于实时感测室外的大气湿度状况，并将数据送入控制器；而室内湿度传感器安装在卫生间内，具体可安装于卫生间的顶部或墙壁上，用于实时感测卫生间内的湿度状况，并将数据送入控制器。所述湿度传感器可采用电阻式或电容式，在本实施例中，两个湿度传感器均可采用陶瓷湿度传感器。
所述电机连接窗户的窗扇，在控制器的控制下通过正反向运转，带动窗扇开启或关闭。
所述控制器分别接收前述室内气体传感器感测的气体数据、室外气体传感器感测的大气数据、室内湿度传感器感测的室内湿度数据及室外湿度传感器感测的大气湿度数据，并分别将所述数据与阈值进行比较分析，判断对窗户进行开启或关闭动作，具体的判断原理是，分别针对气体数据、大气数据、室内湿度数据和大气湿度数据设置阈值，通过判断感测的数据与各阈值的大小，从而得出控制命令，包含对空气湿度的判断和对空气质量的判断：
对空气湿度的判断，首先判断卫生间内的室内湿度数据与阈值的大小，当室内湿度数据高于阈值，表示此时卫生间内较为潮湿，原则上需要进行除湿操作，然后继续判断大气湿度数据与阈值的大小，若大气湿度数据低于阈值，表示此时室外湿度较小，可以打开窗户，控制器驱动电机正向运转，带动窗扇开启，若大气湿度数据高于阈值，表示此时室外可能是阴雨天，空气湿度大，不宜打开窗户，控制器驱动电机反向运转，带动窗扇关闭。
对空气质量的判断，首先判断卫生间内的气体数据与阈值的大小，当气体数据高于阈值，表示此时卫生间内空气较差，原则上需要打开窗户进行通风，然后继续判断大气数据与阈值的大小，若大气数据低于阈值，表示此时室外环境较好，可以打开窗户，控制器驱动电机正向运转，带动窗扇开启，若大气数据高于阈值，表示此时室外可能存在雾霾，环境很差，不宜打开窗户，控制器驱动电机反向运转，带动窗扇关闭。
当前述两种判断方式出现冲突时，则不会打开窗户，也即仅在室内需要通风、除湿且室外环境空气好、湿度小的情况下，才会控制打开窗户，两种判断方式是逻辑与的关系。
在本实施例中，控制器包括顺序连接的A/D转换电路、判断电路和控制电路，结合图2所示，所述A/D转换电路的输入端分别连接室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，分别将其感测的数据进行A/D转换后，送入判断电路进行判断。
所述判断电路包括4个比较器D1-D4、4个非门D5、D6、D10、D11、3个两输入与门D7、D8、D9、1个三输入与门D13和1个三输入或门D12，其中，第一比较器D1的参考值设置为室内湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的室内湿度数据，而第一比较器D1的输出端分别连接第一非门D5的输入端、第二两输入与门D8的第一输入端和第三两输入与门D9的第一输入端，而第一非门D5的输出端连接第一两输入与门D7的第二输入端；第二比较器D2的参考值设置为大气湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气湿度数据，而第二比较器D2的输出端连接第三非门D10的输入端；第三比较器D3的参考值设置为气体数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的气体数据，而第三比较器D3的输出端分别连接第一两输入与门D7的第一输入端、第二两输入与门D8的第二输入端和第二非门D6的输入端，而第二非门D6的输出端连接第三两输入与门D9的第二输入端；第四比较器D4的参考值设置为大气数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气数据，而第四比较器D4的输出端连接第四非门D11的输入端；所述第一至第三两输入与门D7-D9的输出端分别连接三输入或门D12的3个输入端，而三输入或门D12、第三非门D10、第四非门D11的输出端分别连接三输入与门D13的3个输入端，而三输入与门D13的输出端则连接控制电路的输入端，控制电路的输出端连接电机，若控制电路接收到高电平，则控制电机正向运转，带动窗扇打开，若控制电路接收到低电平，则控制电机反向运转，带动窗扇关闭。其中，比较器可采用LM324。
结合图2，其真值表如表1所示，其中，分别以D1-D13表示与其对应的输出信号。
表1
| D1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| D2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| D3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| D4 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| D5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| D6 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| D7 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| D8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| D9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| D10 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| D11 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| D12 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| D13 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
由表1可以看出，一旦室外湿度较大或大气环境较差，无论此时卫生间内湿度或空气如何，控制器均不会开启窗户；只有当室外天气较好且大气湿度较小时，才会根据卫生间内的湿度状况或空气状况决定是否开启窗户，这样就可以有效防止通风中反而将室外湿气或脏空气引入室内，从而提高使用效果，更具实用性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种窗户控制系统，用于对窗户的开启或关闭进行控制；其特征在于：所述控制系统包括控制器及分别与之连接的电机、室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，所述电机连接窗户的窗扇；所述室内气体传感器、室外气体传感器分别感测卫生间内的气体数据、室外的大气数据，并将数据送入控制器，所述室内湿度传感器和室外湿度传感器分别感测卫生间内的室内湿度数据、室外的大气湿度数据，并将数据送入控制器，所述控制器根据前述数据控制电机正向或反向运转，带动窗扇开启或关闭；
所述控制器包括顺序连接的A/D转换电路、判断电路和控制电路，所述A/D转换电路的输入端分别连接室外气体传感器、室内气体传感器、室外湿度传感器和室内湿度传感器，分别将其感测的数据进行A/D转换后，送入判断电路进行判断；
所述判断电路包括4个比较器、4个非门、3个两输入与门、1个三输入与门和1个三输入或门，其中，第一比较器的参考值设置为室内湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的室内湿度数据，而第一比较器的输出端分别连接第一非门的输入端、第二两输入与门的第一输入端和第三两输入与门的第一输入端，而第一非门的输出端连接第一两输入与门的第二输入端；第二比较器的参考值设置为大气湿度数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气湿度数据，而第二比较器的输出端连接第三非门的输入端；第三比较器的参考值设置为气体数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的气体数据，而第三比较器的输出端分别连接第一两输入与门的第一输入端、第二两输入与门的第二输入端和第二非门D6的输入端，而第二非门的输出端连接第三两输入与门的第二输入端；第四比较器的参考值设置为大气数据阈值，其输入端连接进行A/D转换后的大气数据，而第四比较器的输出端连接第四非门的输入端；所述第一至第三两输入与门的输出端分别连接三输入或门的3个输入端，而三输入或门、第三非门、第四非门的输出端分别连接三输入与门的3个输入端，而三输入与门的输出端则连接控制电路的输入端，控制电路的输出端连接电机。
2.如权利要求1所述的一种窗户控制系统，其特征在于：所述比较器采用LM324。
3.如权利要求1所述的一种窗户控制系统，其特征在于：所述室内、外气体传感器均采用金属氧化物型气体传感器。
4.如权利要求1所述的一种窗户控制系统，其特征在于：所述室内、外湿度传感器均采用陶瓷湿度传感器。
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