CN106121438B - 一种电动窗执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动窗执行机构，包括有无线收发模块、设置在箱体内的电动机构、传动机构、限位机构，以及设置在箱体外的开窗机构、太阳能板，太阳能板将转化的电能通过充放电控制电路充入蓄电池，蓄电池通过控制电路供电给各个机构、模块，无线收发模块接收指令并传输给电动机构控制电路，电动机构控制电路控制电动机构动作，传动机构带动开窗机构动作，所述传动机构上设置有限位机构。本发明不需要从监控平台至窗体处进行布线，而是自动接收监控平台的指令，依靠电动机构和传动机构自动地打开或关闭窗户，安装使用方便。

Description

一种电动窗执行机构
技术领域
本发明属于电动窗户技术领域，尤其涉及一种电动窗户执行机构。
背景技术
近年来，随着科技的发展，智慧成了火热的话题，从智慧城市的大环境近而诞生了智慧粮库，在库区内布设大量传感器的同时，还需要对原本全靠人工操作的设施进行电动化改造，粮仓窗户就是一个典型的案例。
目前市场上实现电动开窗的方式多种多样，大致有以下方式：
1.在窗体上安装电动推杆的，如专利号为“201520556868.X”的中国专利申请，采用了电动推杆和太阳能供电，结构虽然简单，但对窗户的改动较大，甚至需要整个窗体更换，耗时耗力且浪费资源；
2.不改动窗体，只在原开窗手柄处加电机开启的，但往往由于结构不合理，不是窗户开关不严就是由于无法准确到位控制而使窗体损坏，更重要的是，进行电动控制就必须要取电；如专利号为“201510236957.0”的中国专利申请，通过CAN总线进行通信连接，线路的布设工程量浩大且影响仓房美观，成本非常高；
3.也有通过遥控控制开启电动窗的，例如专利号为“200920277196.3”的中国专利申请，需要人工控制遥控器去开启或关闭窗户，不能自动开启或关闭窗户，但是在有很多窗户的粮仓区域，都需要遥控控制的话，浪费人力物力。
由于考虑到粮仓窗户的特殊性，1、开启并不需要太大的力量2、开启并不频繁，需要一种适合粮仓窗户的电动窗执行机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动窗执行机构，不需要改动现有窗户的结构，不需要布线，且精度高、成本低、结构紧凑、能够自动开启或关闭窗户。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电动窗执行机构，包括有无线收发模块、设置在箱体内的电动机构、传动机构、限位机构，,以及设置在箱体外的开窗机构、太阳能板，太阳能板将转化的电能通过充放电控制电路充入蓄电池，蓄电池通过控制电路供电给各个机构、模块，无线收发模块接收指令并传输给电动机构控制电路，电动机构控制电路控制电动机构动作，传动机构带动开窗机构动作，所述传动机构上设置有限位机构。
所述的电动机构包括有步进电机和减速机。
所述的传动机构包括有变速机构，变速机构的输入端与电动机构的输出轴配合设置，变速机构的输出轴与开窗机构连接。
所述的步进电机为12V直流电机，所述的蓄电池为12V锂电池，所述的太阳能板为14V~18V。
所述的减速机与变速机构配合形成900~1600倍两级变速。
所述的限位机构包括开窗限位机构和关窗限位机构，所述开窗限位机构包括有设置在变速机构的输出轴上的开窗限位触发器、以及与开窗限位触发器配合的开窗限位开关，开窗限位开关的触头串联在电动机构控制电路中；所述关窗限位机构包括有设置在变速机构的输出轴上的关窗限位触发器、以及与开窗限位触发器配合的关窗限位开关，关窗限位开关的触头串联在电动机构控制电路中。
所述变速机构输入轴还连接有手动开窗机构。
所述变速机构的输出轴与开窗机构连接处的箱体外部设置有防水垫。
本发明具有的优点是：
1.本发明中设置有无线接收监控平台指令的无线收发模块，依靠太阳能给各个模块进行供电，解决了取电难及布线工程浩大的问题，不需要从监控平台至窗体处进行布线，而是自动接收监控平台的指令，依靠电动机构和传动机构自动地打开或关闭窗户；适合多个电动窗户需要控制的场合，安装使用方便；
2.电动机构和传动机构相互配合控制开窗机构，控制精准；
3.通过设置的手动机构可以在电动机构故障时手动打开或关闭窗户，多种手段保障了系统可以正常工作，非常方便；
4.防水垫能够防止箱体外部的水进入箱体，保护箱体内的结构，延长整个装置的使用寿命；
5. 步进电机为12V直流电机，蓄电池为12V锂电池，太阳能板为14V~18V；减速机与变速机构配合形成900~1600倍两级变速，选择合理的配置方案，可以很低的成本完成系统功能，结构紧凑、成本低，安装方便，市场前景好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种电动窗执行机构，包括有无线接收模块、设置在箱体11内的电动机构1、传动机构、限位机构、以及设置在箱体外的开窗机构3、太阳能板4，其中太阳能板4选用16V/5W型号，太阳能板4将转化的电能通过充放电控制电路充入蓄电池5，蓄电池5采用12V锂电池，供电给各个机构、模块。
所述的电动机构包括有步进电机和减速机，所述的传动机构包括有变速涡轮2，变速涡轮2的输入端与电动机构1的输出轴配合设置，变速涡轮2的输出轴与开窗机构3连接。其中步进电机采用12V直流电机，减速机采用40倍减速，变速涡轮采用30倍减速，经过两级形成1200倍减速，步进电机轴经减速后大约1.5转/分，扭矩增大为1200KG.CM，即使考虑到损耗也不会低于500KG.CM。所述电动机构的输出轴还连接有手动开窗机构7，由于该手动开窗机构7设置在二级变速输入轴上，使得手动开关窗轻松有效。其中变速涡轮2的输出轴与开窗机构3连接处的箱体外部设置有防水垫10，能够防止箱体外部的水进入箱体，保护箱体内的各个模块机构。
所述的限位机构包括开窗限位机构和关窗限位机构，所述开窗限位机构包括有设置在变速机构的输出轴上的开窗限位触发器9，以及与开窗限位触发器9相配合的开窗限位开关8，开窗限位触发器9上设置有拨针12，开窗限位开关8的触头串联在电动机构控制电路中；所述关窗限位机构与开窗限位机构结构相同，包括有设置在变速机构的输出轴上的关窗限位触发器13，以及与关窗限位触发器13相配合的关窗限位开关，关窗限位开关的触头串联在电动机构控制电路中。所述无线收发模块包括无线收发器5和无线收发控制电路，所述无线收发控制电路、电动机构控制电路、电池充放电控制电路集成在电路板6上，均为成熟的现有电路，在此不再赘述。
本发明适用于已安装好适合手动开启的粮仓窗户，需要进行电动改造，开窗机构与现有的手动开启杆连接；或安装在有手动电动一体化要求的粮仓窗户上。具体工作原理如下所述：当无线收发器5接收监控平台的开窗控制指令时，通过无线收发控制电路传输给电动机构控制电路，电动机构控制电路控制步进电机和减速机动作，进而带动变速涡轮2动作，从而带动开窗机构3动作，打开电动窗，当打开到位的时候（旋转90度），由于限位触发器9上的拨针13碰到限位开关，从而开窗限位开关8动作，断开电动机构控制电路，步进电机停止运行。当无线收发器5接收监控平台的关窗控制指令时，步进电机反转，带动开窗机构反转，在关窗限位机构的作用下关闭窗户到位。
实践中，小型直流电机的扭矩小功率小，可以使用太阳能供电，交流电机的扭矩大功率大，不方便使用太阳能供电。对于较小输出扭矩的直流电机，可以采用减速器设备来实现减速增大扭矩的效果。因为蓄电池的选用要与电机相配合，还需要考虑成本、安装方便、结构紧凑等因素，如果蓄电池体积过大，必然要求较大的箱体，会导致整个机构庞大。同样道理，太阳板比较昂贵，电压过高的太阳能板会损害电池，过小功率的太阳能板又无法保障整个机构正常工作。
为了解决上述问题，在经过多次的精心试验后，电机采用12V直流电机，最大工作电流2.7A，扭矩1KG.CM，1800转/分钟，经40倍减速机后，扭矩约25KG.CM，45转/分钟，再经30倍涡轮减速，在开窗机构输出部位的扭矩约500KG.CM，开启90度的时间约为10秒。蓄电池采用12V锂电池组，最大放电电流10A，持续电流5A以上，电池组容量10000mAh；太阳能充电板采用16V，最大输出功率4W。
申请人经试验发现以上配置参数经试验为最佳组合，可以以很低的成本实现本技术方案，10000mAh电池组可维持电机运转反复开关窗500次以上，正常光照情况下，48小时可完全充满电池组，即使在弱光下，电池组依然可以缓慢蓄电。采用12V电机而不采用24V电机的原因是：可以简化充放电电路，缩小电池体积，降低太阳能板功率，近而大大缩减成本。无线收发控制电路中采用0.1秒休眠间隔，侦听周期0.001秒，休眠电流2uA，侦听电流2mA，无线接收电流10mA节能机制的合理运用，使静态电流控制在极低的平均值范围内，大大延长使用时间，使得低成本的太阳能充电方案可以维持系统长期稳定运转。
本发明采用太阳能供电和无线收发模块，能够解决线路过长时电压衰减问题，使线路布设更简单，彻底解决施工布线问题；可有效解决电源不稳或雷击造成的通讯干扰问题，使安装使用都极为简单方便，采用了最优化的器件配置，使得该系统成本低，结构紧凑，控制精度高，市场效果非常好。

Claims (3)

1.一种电动窗执行机构，其特征在于：包括有无线收发模块、设置在箱体内的电动机构、传动机构、限位机构，以及设置在箱体外的开窗机构、太阳能板，太阳能板将转化的电能通过充放电控制电路充入蓄电池，蓄电池通过控制电路供电给各个机构、模块，无线收发模块接收指令并传输给电动机构控制电路，电动机构控制电路控制电动机构动作，传动机构带动开窗机构动作，所述传动机构上设置有限位机构；
所述的电动机构包括有步进电机和减速机；所述的传动机构包括有变速机构，变速机构的输入端与电动机构的输出轴配合设置，变速机构的输出轴与开窗机构连接；所述变速机构输入轴还连接有手动开窗机构；
所述的步进电机为12V直流电机，所述的蓄电池为12V锂电池，所述的太阳能板为14V~18V；所述的减速机与变速机构配合形成900~1600倍两级变速。
2.如权利要求1所述的电动窗执行机构，其特征在于：所述的限位机构包括开窗限位机构和关窗限位机构，所述开窗限位机构包括有设置在变速机构的输出轴上的开窗限位触发器、以及与开窗限位触发器配合的开窗限位开关，开窗限位开关的触头串联在电动机构控制电路中；所述关窗限位机构包括有设置在变速机构的输出轴上的关窗限位触发器、以及与开窗限位触发器配合的关窗限位开关，关窗限位开关的触头串联在电动机构控制电路中。
3.如权利要求2所述的电动窗执行机构，其特征在于：所述变速机构的输出轴与开窗机构连接处的箱体外部设置有防水垫。
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