CN106812445A - 室内光照自动调节窗及其光照调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及窗户智能控制领域，具体为室内光照自动调节窗，包括窗框和双层玻璃，双层玻璃内层为隔热玻璃，双层玻璃上方通过螺栓连接有光线调节装置，光线调节装置包括外壳、电动机、控制器、射频接收模块、百叶窗传动杆和百叶窗片，电动机和百叶窗转动杆齿轮连接，电动机、射频接收模块分别与控制器电信号连接，该百叶窗片通过联动杆串连在一起形成百叶窗面，传动杆和连通杆之间通过齿轮传动，百叶窗片上安装有脉冲式光电传感器和射频发送模块，脉冲式光电传感器和射频发送模块有线连接；还提供了一种控制室内光线的一种方法，本申请能够根据阳光的入射角和阳光强度对室内的光线进行自动调节，并能达到室内光线分布均匀。

Description

室内光照自动调节窗及其光照调节方法

技术领域

本发明属于窗户智能控制领域，特别涉及室内光照自动调节窗及其光照调节方法。

背景技术

夏季炎热，室内外气温较高，窗户为了隔热，现在常常采用双层玻璃，利用玻璃与玻璃之间的空气作为隔热介质或者在玻璃上采用一些涂层来隔热，这样虽然可以起到一定的作用，但是效果并不太明显，或是在室内加上窗帘来对阳光进行阻隔，为了让部分光线进入室内，通常窗帘使用百叶窗帘。

为了实现百叶窗的自动开闭，现有技术采用电动机驱动百叶窗的传动机构，电动机根据光照强度变化来调节百叶窗的开度。现有的电动百叶窗包括卷帘式和调节开度式，它们依靠使用者的持续按键操作才能上升或者下降，拉开或者闭合，使用者一天之中会多次调节百叶窗位置以达到自己对室内明暗、光照强度、光照位置等需求，给使用者带来许多不便。因此，设计一种自动控制的百叶窗能给使用者带来很大的方便，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是设计一种能够根据阳光的入射角自动调节百叶窗开度的装置，还提供调节该百叶窗的一种方法。

为了实现上述根据阳光入射角自动调节百叶窗开度目的，本发明提供的室内光照自动调节窗，包括窗框和双层玻璃，所述双层玻璃内层为隔热玻璃，双层玻璃四周通过铝合金支架进行支撑，所述双层玻璃上方通过螺栓连接有光线调节装置，所述光线调节装置包括外壳、电动机、控制器、射频接收模块、百叶窗传动杆和百叶窗片，电动机和百叶窗转动杆齿轮连接，所述电动机、射频接收模块分别与控制器电信号连接，所述百叶窗片采用纳米多孔硅粒子透明隔热材料；该百叶窗片通过联动杆串连在一起形成百叶窗面，相邻的百叶窗片重叠率不小于10%；所述百叶窗转动杆和联动杆之间通过齿轮传动，所述百叶窗片上安装有脉冲式光电传感器和射频发送模块，所述脉冲式光电传感器和射频发送模块有线连接，射频发送模块和射频接收模块通信协议匹配。

该室内光照自动调节窗的结构原理及优点在于：将该百叶窗装入到建筑物中，一般为了通风的需求，在同一个窗孔安装两扇可以侧滑的窗体；在夏季时候，阳光穿过外层玻璃，首先通过百叶窗片，将光线中的70%红外线进行反射，并通过安装在百叶窗叶片上的脉冲光电传感器检测到阳光的入射角，在传感器中一般是将物理量转换模拟电信号；同样脉冲光电传感器检测到阳光的入射角信号通过模拟电信号通过射频方式发送给控制器的射频接收模块；当控制器接收到该信号后，进行处理，将脉冲光电传感器检测到阳光的入射角信号减去预设在控制器中的入射角值，通过数值的正负来确定电动机转动的方向，通过差值来确定电动机的转动量，从而该窗户能够本方案窗户结构实现自动调节屋内阳光的入射量，进而可以调节光线给屋内带来的光辐射的热量。

百叶窗片采用纳米多孔硅粒子透明隔热材料制成，该材料具有多孔性质，因此热传导率非常低，不仅如此，该材料可见光的透射率达90％，红外线可反射60～70％，这样既不影响人们的正常视觉及室内光线，又能够有效隔热，并且百叶窗片折射的光强度均匀，不会给人造成炫目的不适感。

进一步，所述电动机为舵机或伺服电动机或变频电动机；由于这三种电动机更具有控制转动角度的方便性。所以使用该种电动机，能够达到较好的调角度效果。

进一步，所述隔热玻璃为XRB1、XRB3、镀膜隔热玻璃三种其中任意一种，由于这三种玻璃略带蓝绿色接近于无色的玻璃。其中XRB1是磷酸盐吸收玻璃；XRB3是硅酸盐吸收玻璃；镀膜隔热玻璃是隔热纳米粉体阻隔热量。

进一步，相邻所述的百叶窗片之间的重叠率为10%～30%；这样在变换百叶窗片角度时候，阳光始终不会从百叶窗片之间的缝隙直射进入屋内，避免屋内出现强光条的现象。

进一步，所述双层玻璃的内层玻璃上方设置有进气口，外层玻璃的底部设置有出气口。由于百叶窗面处于双层玻璃之间，久而久之会有较多的粉尘或脱落物沉积在双层玻璃之间，通过进气口和出气口形成的吹扫通道，给进气口通气，将粉尘和脱落物进行清除，为了避免进气口和出气口会有甲虫进入，一般未使用时候，会通过塞子进行阻塞。

进一步，所述百叶窗面螺纹安装有至少一个缓冲脚，该缓冲脚由金属杆和固定在金属杆端部的橡胶座组成。当升降百叶窗时候，防止升降落下太快，造成百叶窗片变形，同时也起到支撑百叶窗片构成的窗面结构。

进一步，为了利用阳光本身的能源，所述窗体上设置有太阳能电池板，太阳能电池板为电动机、控制器、传感器等电气设备提供电能；所述太阳能电池板通过可拆卸的支架与窗体连接。这样在阳光充足的地区，完全无需引用电能为该百叶窗进行供电，节约了能源。

基于上述室内光照自动调节窗提供的一种调节方法为：1、将设置在窗体控制器内预设入射角数值；2、每隔2秒采集设置在百叶窗片上两个传感器的模拟量值；3、将两个传感器的值换算成阳光入射角数值；4、入射角数值与预设入射角数值比较得出差值；5、判断差值的正负确定电动机转动的方向；6、将步骤4中的差值换算成变频器的模拟量值，从而控制电动机的转动角度；7、重复步骤1～5实现差值趋近于0。

进一步，所述预设的入射角值满足，夏季：60°+纬度值；冬季：30度+纬度值。根据纬度的不同，阳光直射到地面的入射角也不同，一般在纬度为0的地区，由于地轴具有一个偏转角，大约为24°左右，其直射到地面的入射角也相对有24°左右的偏转。由于建筑体相对地面垂直，如果以窗户为参考面，当纬度为0°时候，要达到直射的最佳入射角为30度。如果在夏季时候，需要尽量避免阳光直射，需要将阳光进行反射，及直射在偏转30°为最佳；经过多次试验夏季时候入射角选取60°加上纬度值，当冬天的时候，入射角选取30°加上纬度值。

本调节方法的优点在于：基于所述的自动调节窗，利用对光线的入射角进行判断，从而改变百叶窗的转动角度，进而对百叶窗的透光量和反射量进行合理调节，实现对屋内的温度和光照的自动调节，比起传统直接调节百叶窗的转动通过百叶窗片之间的空隙进行透光的优势在于，这样射入到屋内的光线比较均匀，不会给人以强暗交替的不适感。

附图说明

图1为本发明实施例中室内光照自动调节窗的结构示意图；

图2为图1中C-C处的剖面图；

图3为图2中A处的结构放大示意图；

图4为图2中B处的结构放大示意图；

图5为本发明安装后的结构示意图；

图6为本发明调节方法的流程图。

附图标记列举：外壳1 、百叶窗片2 、隔热玻璃3 、外层玻璃4 、缓冲脚5 、出气口6、窗框7、进气口8 、电动机9 、脉冲式光电传感器10 、控制器11 、百叶窗传动杆12 、窗孔13、建筑物14 、百叶窗15、联动杆16。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细的说明：

如图1、图2、图3和图4所示：一种室内光照自动调节窗，包括窗框7和双层玻璃，窗框7上下边外侧安装有滑轮，双层玻璃包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃采用隔热材料制成的玻璃3，双层玻璃四周通过铝合金支架进行支撑，双层玻璃上方通过螺栓连接有光线调节装置，光线调节装置包括外壳1、电动机9、HT48单片机、射频接收模块、百叶窗传动杆12和百叶窗片2，电动机9和百叶窗转动杆12齿轮传动，电动机9、射频接收模块分别与控制器11电信号连接，百叶窗片2采用纳米多孔硅粒子透明隔热材料制成；该百叶窗片2通过联动杆16串连在一起形成百叶窗面，相邻的百叶窗片2重叠率不小于10%；百叶窗转动杆12和联动杆16之间通过齿轮传动，百叶窗片2上安装有脉冲式光电传感器10和射频发送模块，脉冲式光电传感器10和射频发送模块有线连接，射频发送模块和射频接收模块通信协议匹配。

如图5所示：将该百叶窗15装入到建筑物14中，一般为了通风的需求，在同一个窗孔13安装两扇可以侧滑的百叶窗15；在夏季时候，通过安装在百叶窗叶片2上的脉冲光电传感器10检测到阳光的入射角，在传感器中一般是将物理量转换模拟电信号；同样脉冲光电传感器10检测到阳光的入射角信号，该信号通过射频方式发送给控制器；当控制器接收到该信号后，进行处理，处理的方式是通过与预设在控制器中的入射角值进行比较，通过正负来确定电动机转动的方向，通过检测的入射角值和预设入角值的差值来确定电动机9的转动量，从而该窗户能够实现自动调节屋内阳光的入射量，进而可以调节光线给屋内带来光辐射的热量。

电动机9在本实施例中旋转舵机，舵机具有体型小、转动角度可控性高的特点，能够达到较好的调角度效果。隔热玻璃3为XRB1、XRB3、镀膜隔热玻璃三种其中任意一种，由于这三种玻璃略带蓝绿色接近于无色的玻璃。其中XRB1是磷酸盐吸收玻璃；XRB3是硅酸盐吸收玻璃；镀膜隔热玻璃是隔热纳米粉体阻隔热量。

相邻的百叶窗片2之间的重叠率为10%～30%；这样在变换百叶窗片2角度时候，阳光始终不会从百叶窗片之间的缝隙直射进入屋内，避免屋内出现强光条的现象。

双层玻璃的内层玻璃3上方设置有进气口8，外层玻璃4的底部设置有出气口6。由于百叶窗面处于双层玻璃之间，久而久之会有较多的粉尘或脱落物沉积在双层玻璃之间，通过进气口8和出气口6形成的吹扫通道，给进气口通气，将粉尘和脱落物进行清除，为了避免进气口8和出气口6会有甲虫进入，一般在未使用时候，会通过塞子进行阻塞。

百叶窗面螺纹安装有两个缓冲脚5，该缓冲脚5主要由金属杆和固定在金属杆端部的橡胶座组成。当升降百叶窗时候，防止降落太快，造成百叶窗片2变形，同时也起到支撑百叶窗片构成的窗面结构。

窗体上设置有太阳能电池板，太阳能电池板为电动机、控制器、传感器等电气设备提供电能；太阳能电池板通过可拆卸的支架与窗体连接。这样在阳光充足的地区，完全无需引用电能为该百叶窗进行供电，节约了能源。

本发明使用的控制器为合泰HT48系列的单片机。

如图6所示：基于上述室内光照自动调节窗提供的一种调节方法为：1、在HT单片机内预设入射角数值；2、每隔2秒采集设置在百叶窗片上两个传感器的模拟量值；3、将两个传感器的值换算成阳光入射角数值；4、入射角数值与预设入射角数值比较得出差值；5、判断差值的正负确定电动机转动的方向；6、将步骤4中的差值换算成变频器的模拟量值，从而控制电动机的转动角度；7、重复步骤1～5实现差值趋近于0。

预设的入射角值满足，夏季：60°+纬度值；冬季：30°+纬度值。根据纬度的不同，阳光直射到地面的入射角也不同，一般在纬度为0的地区，由于地轴具有一个偏转角，大约为24°左右，其直射到地面的入射角也相对有24°左右的偏转。由于建筑体相对地面垂直，如果以窗户为参考面，当纬度为0°时候，要达到直射的最佳入射角为30度。如果在夏季时候，需要尽量避免阳光直射，需要将阳光进行反射，及直射在偏转30°为最佳；经过多次试验夏季时候入射角选取60°加上纬度值，当冬天的时候，入射角选取30°加上纬度值。

本活页窗可以通过温度传感器与室内空调通信，使空调与窗户相互协同工作，达到资源最优配置。后续可以实现与其他智能家居通信。

本产品采用脉冲式光电传感器的型号为MOC70T2。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.室内光照自动调节窗，包括窗框和双层玻璃，其特征在于：所述双层玻璃内层为隔热玻璃，双层玻璃四周通过铝合金支架进行支撑，所述双层玻璃上方通过螺栓连接有光线调节装置，所述光线调节装置包括外壳、电动机、控制器、射频接收模块、百叶窗传动杆和百叶窗片，电动机和百叶窗转动杆齿轮连接，所述电动机、射频接收模块分别与控制器电信号连接，所述百叶窗片采用纳米多孔硅粒子透明隔热材料；该百叶窗片通过联动杆串连在一起形成百叶窗面，相邻的百叶窗片重叠率不小于10%；所述百叶窗转动杆和联动杆之间通过齿轮传动，所述百叶窗片上安装有脉冲式光电传感器和射频发送模块，所述脉冲式光电传感器和射频发送模块有线连接，射频发送模块和射频接收模块通信协议匹配。

2.根据权利要求1所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：所述电动机为舵机或伺服电动机或变频电动机。

3.根据权利要求1所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：所述隔热玻璃为XRB1、XRB3、镀膜隔热玻璃三种中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：相邻所述的百叶窗片之间的重叠率为10%～30%。

5.根据权利要求1或4所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：所述双层玻璃的内层玻璃上方设置有进气口，外层玻璃的底部设置有出气口。

6.根据权利要求5所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：所述百叶窗面螺纹安装有至少一个缓冲脚，该缓冲脚由金属杆和固定在金属杆端部的橡胶座组成。

7.根据权利要求1或6所述的室内光照自动调节窗，其特征在于：所述窗体上设置有太阳能电池板，太阳能电池板为电动机、控制器、传感器等电气设备提供电能；所述太阳能电池板通过可拆卸的支架与窗体连接。

8.根据权利要求1所述的室内光照自动调节窗的调节方法，其特征在于：包括，

1).将设置在窗体控制器内预设入射角数值；

2).每隔2秒采集设置在百叶窗片上两个传感器的模拟量值；

3).将两个传感器的值换算成阳光入射角数值；

4).入射角数值与预设入射角数值比较得出差值；

5).判断差值的正负确定电动机转动的方向；

6).将步骤4中的差值换算成变频器的模拟量值，从而控制电动机的转动角度；

7).重复步骤1～5实现差值趋近于0。

9.根据权利要求8所述的室内光照自动调节窗的调节方法，其特征在于：步骤1中所述预设的入射角值满足，夏季：60°+纬度值；冬季：30度+纬度值。