CN107390588A - 一种智能家居用全自动窗帘驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,包括窗帘安装横梁,窗帘安装横梁的内部横向贯穿有卷线器,卷线器的两端通过安装码固定在窗帘安装横梁上,卷线器连接有管状电机,管状电机的侧边通过导线连接有驱动机盒,驱动机盒内部安装有驱动电路板,包括嵌入式处理器单元,嵌入式处理器单元的电源引脚端连接有充电模块,嵌入式处理器单元的信号输入端连接有光控采集单元和红外感应单元,嵌入式处理器单元的通信端连接有WiFi无线通信单元,嵌入式处理器单元还连接有动作执行单元。本发明有效降低干扰光影响,提高光控开关的精度,同时具有红外遥控和远程控制的功能,提高智能化驱动水平。

Description

一种智能家居用全自动窗帘驱动机构
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域,具体为一种智能家居用全自动窗帘驱动机构。
背景技术
智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能,甚至为各种能源费用节约资金。
全自动窗帘是一种基于日照光线和温度感应,在设定的光线和温度下自动开启和关闭的窗帘,目前在市场中也有一定的安装使用,但是现在的全自动窗帘存在以下一些问题:
(1)由于现在的室内室外都安装有各类灯光设施,会产生各类的灯光干扰,现有的全自动窗帘无法识别灯光是太阳光还是干扰光,所以常常导致串联误开启;
(2)全自动窗帘在开启或关闭时往往不能够及时停止,导致窗帘的内部结构相互碰撞,随着使用时间的增长,磨损非常严重,会大大影响装置的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,包括窗帘安装横梁,所述窗帘安装横梁为中空圆管,且圆管横向放置下方开口,窗帘安装横梁的内部横向贯穿有卷线器,所述卷线器的两端通过安装码固定在窗帘安装横梁上,所述卷线器为圆筒状柱体,表面开凿有绕线凹槽,卷线器末端套接有传动齿轮,传动齿轮通过传动链条套接有管状电机,所述管状电机通过螺丝固定在窗帘安装横梁的顶部,所述管状电机的侧边通过导线连接有驱动机盒,所述驱动机盒内部安装有驱动电路板,驱动电路板上焊接有驱动电路,包括嵌入式处理器单元,所述嵌入式处理器单元的电源引脚端通过导线连接有充电模块,所述充电模块通过防漏电三脚插头接入家庭电网,嵌入式处理器单元的信号输入端连接有光控采集单元和红外感应单元,分别用于进行自动光控开关和红外遥控开关,嵌入式处理器单元的通信端连接有WiFi无线通信单元,用于接入智能家居物联网系统,所述嵌入式处理器单元还连接有动作执行单元,所述动作执行单元通过导线连接至管状电机的驱动端。
作为本发明一种优选的技术方案,所述管状电机的管壳电机头部末端安装有快速限位开关,快速限位开关的另一端连接有电容器,电容器的另一端连接有自动抱闸器,自动抱闸器的闸套内套接有齿轮减速箱,所述齿轮减速箱连接至管状电机的输出轴。
作为本发明一种优选的技术方案,所述嵌入式处理器单元采用STM32F103核心处理器连接外围复位、晶振、按键以及存储器组成最小系统单元。
作为本发明一种优选的技术方案,所述充电模块包括隔离变压器和蓄电池,所述隔离变压器通过插头引入市电并且进行降压变换后输出低压交流电至蓄电池的充电端,蓄电池输出低压交流电至电压变换器,电压变换器输出直流电压至嵌入式处理器单元电源引脚。
作为本发明一种优选的技术方案,所述光控采集单元包括光敏二极管,所述光敏二极管的输出端连接有光电转换电路,所述光电转换电路采用双运放TL082CP组成,输出光信号转换后的电压信号至电压检测器,所述电压检测器采用LM393双电压比较器,用以检测转换电压并且量化后输入嵌入式处理器单元。
作为本发明一种优选的技术方案,所述红外感应单元采用HS3008的集成型红外接收器,内部集成有红外信号接收电路和数字存储电路,所述数字存储电路通过I2C总线与嵌入式处理器单元的I/O口连接。
作为本发明一种优选的技术方案,所述WiFi无线通信单元采用WM-G-MR-09芯片,该芯片内部集成有WiFi信号编解码器和无线信号收发器,其中编解码器模块通过SDIO接口方式与嵌入式处理器单元的串行通信端口相连。
作为本发明一种优选的技术方案,所述动作执行单元包括固态继电器和行程开关,所述固态继电器的常开端连接至蓄电池的交流输出端,输出端连接有电机驱动器,所述电机驱动器连接至管状电机驱动端,所述行程开关安装在卷线器上。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明基于物联网技术,利用嵌入式控制器搭建控制平台,利用WiFi无线通信单元实现远程无线可靠性通信,构建物联网络体系,便于实现远程控制调节;
(2)本发明通过设置光控采集单元,在光敏二极管表面包裹滤光纸,消除砸光干扰,提高装置对光源的便是能力,从而更好地实现光控自动控制,减少灯光因素的干扰;
(3)本发明通过设置红外感应单元,利用红外遥控器发射红外信号,实现遥控操作,结合动作执行单元中的限位开关,还能够有效防止碰撞,有效提高窗帘的使用寿命。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明驱动机盒内部电路结构框图;
图3为本发明光电转换电路图;
图4为本发明电压检测器电路图;
图5为本发明红外感应单元原理图;
图6为本发明WiFi无线通信单元原理图。
图中标号为:
1-窗帘安装横梁;2-卷线器;3-安装码;4-驱动机盒;5-嵌入式处理器单元;6-充电模块;7-光控采集单元;8-红外感应单元;9-WiFi无线通信单元;10-动作执行单元;
301-快速限位开关;302-电容器;303-自动抱闸器;304-齿轮减速箱;
601-隔离变压器;602-蓄电池;603-电压变换器;
701-光敏二极管;702-光电转换电路;703-电压检测器;
1001-固态继电器;1002-行程开关;1003-电机驱动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:
如图1和图2所示,一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,包括窗帘安装横梁1,所述窗帘安装横梁1为中空圆管,且圆管横向放置下方开口,窗帘安装横梁1的内部横向贯穿有卷线器2,所述卷线器2的两端通过安装码固定在窗帘安装横梁1上,所述卷线器2为圆筒状柱体,表面开凿有绕线凹槽,卷线器2末端套接有传动齿轮,传动齿轮通过传动链条套接有管状电机3,所述管状电机3通过螺丝固定在窗帘安装横梁1的顶部,所述管状电机3的侧边通过导线连接有驱动机盒4,所述驱动机盒4内部安装有驱动电路板,驱动电路板上焊接有驱动电路,包括嵌入式处理器单元5,所述嵌入式处理器单元5的电源引脚端通过导线连接有充电模块6,所述充电模块6通过防漏电三脚插头接入家庭电网,嵌入式处理器单元5的信号输入端连接有光控采集单元7和红外感应单元8,分别用于进行自动光控开关和红外遥控开关,嵌入式处理器单元5的通信端连接有WiFi无线通信单元9,用于接入智能家居物联网系统,所述嵌入式处理器单元5还连接有动作执行单元10,所述动作执行单元10通过导线连接至管状电机3的驱动端;
具体使用方式及特点:所述窗帘安装横梁1用于固定在墙体上,实现整个窗帘的安装固定,所述卷线器2通过管状电机3的带动转动,卷线器2顺时针或者逆时针转动,进而带动整个窗帘收起或者放下,所述管状电机3的动作由驱动机盒4内的电路带动整个装置工作,所述嵌入式处理器单元5为整个装置的控制核心,控制实现自动旋转和窗帘收放操作,所述充电模块6用于给整个装置供电,所述光控采集单元7用于进行光照强度采集,将光照强度送入嵌入式处理器单元5,预先设定阈值控制窗帘的光照自动开启调节,所述红外感应单元8用于接收感应红外线遥控器发射的信号,并且将红外信号转换成嵌入式处理器单元5可以识别的电信号,从而嵌入式处理器单元5做出相应的反应;所述WiFi无线通信单元9用于进行WiFi信号收发,将装置接入智能家居物联网络,从而实现远程控制操作,所述动作执行单元10在嵌入式处理器单元5的控制下,控制管状电机3的工作状态;
如图1所示,所述管状电机3的管壳电机头部末端安装有快速限位开关301,快速限位开关301的另一端连接有电容器302,电容器302的另一端连接有自动抱闸器303,自动抱闸器303的闸套内套接有齿轮减速箱304,所述齿轮减速箱304连接至管状电机3的输出轴;所述快速限位开关301用于实现快速电源开关接通与断开,所述电容器302随着电源接通而充电,电容器302充电满后放电打开自动抱闸器303,齿轮减速箱304开始工作转动,从而带动整体装置开始转动;
所述嵌入式处理器单元5采用STM32F103核心处理器连接外围复位、晶振、按键以及存储器组成最小系统单元;该芯片内核是Cortex-M3,芯片集成定时器、CAN、ADC、SPI、I2C、USB、UART等多种功能,所述嵌入式处理器单元5用于进行信息数据的提取分析处理和转换,实现远程通信控制和自动驱动控制。
所述充电模块6包括隔离变压器601和蓄电池602,所述隔离变压器601通过插头引入市电并且进行降压变换后输出低压交流电至蓄电池602的充电端,蓄电池602输出低压交流电至电压变换器603,电压变换器603输出直流电压至嵌入式处理器单元5电源引脚,所述隔离变压器601能够讲个输入高压市电转换成低压交流电并且隔离高压电影响,实现对蓄电池602的稳定充电,所述电压变换器603用于将蓄电池602输出的交流电进行整流滤波转换成直流电为嵌入式处理器供电。
如图3和图4所示,所述光控采集单元7包括光敏二极管701,所述光敏二极管701的输出端连接有光电转换电路702,所述光电转换电路702采用双运放TL082CP组成,输出光信号转换后的电压信号至电压检测器703,所述电压检测器703采用LM393双电压比较器,用以检测转换电压并且量化后输入嵌入式处理器单元5;生活中,高压钠灯、LED灯、白炽灯对光控窗帘开闭干扰较大,可采取措施滤除干扰光光谱起作用部分,通过在光敏二极管701的表面包裹紫色滤光纸,仅让紫色光通过,滤除光谱中其他颜色部分,便可有效避免杂光干扰;所述光敏二极管701的输出电流随着光强变换而变化,产生的电流输入到光电转换电路,由双运放转换成电压信号再进行二级放大后送入电压检测器703,通过双电压比较器转换成数字信号输入至嵌入式处理器单元5;
如图5所示,所述红外感应单元8采用HS3008的集成型红外接收器,内部集成有红外信号接收电路和数字存储电路,所述数字存储电路通过I2C总线与嵌入式处理器单元5的I/O口连接;静态时输出端输出高电平,当接收到红外信号后,按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号,红外信号输出到嵌入式处理器的外部中断引脚,利用该功能,一旦红外信号到来,外部中断引脚被拉成低电平,使嵌入式处理器中止当前的工作并转到接收及处理红外信号;
如图6所示,所述WiFi无线通信单元9采用WM-G-MR-09芯片,该芯片内部集成有WiFi信号编解码器和无线信号收发器,其中编解码器模块通过SDIO接口方式与嵌入式处理器单元5的串行通信端口相连;,该芯片是一款Wi-Fi无线通信芯片,支持IEEE802.11b/g无线通信协议,支持SPI和SDIO两种接口方式,具有体积小、功耗低、无线范围广、传输速率快的优点。
如图2所示,所述动作执行单元10包括固态继电器1001和行程开关1002,所述固态继电器1001的常开端连接至蓄电池602的交流输出端,输出端连接有电机驱动器1003,所述电机驱动器1003连接至管状电机3驱动端,所述行程开关1002安装在卷线器2上;所述继电器1001用于控制电源的接通与关闭,从而控制管状电机3的启停状态,所述电机驱动器1003用于放大电机驱动电流,当窗帘已经完全打开或关闭时,系统能够自动将电源断开,预防碰撞的发生,并可通过行程开关1002的常开触点向控制器发出位置信号;
本发明创新点在于:
(1)本发明基于物联网技术,利用嵌入式控制器搭建控制平台,利用WiFi无线通信单元实现远程无线可靠性通信,构建物联网络体系,便于实现远程控制调节;
(2)本发明通过设置光控采集单元,在光敏二极管表面包裹滤光纸,消除砸光干扰,提高装置对光源的便是能力,从而更好地实现光控自动控制,减少灯光因素的干扰;
(3)本发明通过设置红外感应单元,利用红外遥控器发射红外信号,实现遥控操作,结合动作执行单元中的限位开关,还能够有效防止碰撞,有效提高窗帘的使用寿命。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:包括窗帘安装横梁(1),所述窗帘安装横梁(1)为中空圆管,且圆管横向放置下方开口,窗帘安装横梁(1)的内部横向贯穿有卷线器(2),所述卷线器(2)的两端通过安装码固定在窗帘安装横梁(1)上,所述卷线器(2)为圆筒状柱体,表面开凿有绕线凹槽,卷线器(2)末端套接有传动齿轮,传动齿轮通过传动链条套接有管状电机(3),所述管状电机(3)通过螺丝固定在窗帘安装横梁(1)的顶部,所述管状电机(3)的侧边通过导线连接有驱动机盒(4),所述驱动机盒(4)内部安装有驱动电路板,驱动电路板上焊接有驱动电路,包括嵌入式处理器单元(5),所述嵌入式处理器单元(5)的电源引脚端通过导线连接有充电模块(6),所述充电模块(6)通过防漏电三脚插头接入家庭电网,嵌入式处理器单元(5)的信号输入端连接有光控采集单元(7)和红外感应单元(8),分别用于进行自动光控开关和红外遥控开关,嵌入式处理器单元(5)的通信端连接有WiFi无线通信单元(9),用于接入智能家居物联网系统,所述嵌入式处理器单元(5)还连接有动作执行单元(10),所述动作执行单元(10)通过导线连接至管状电机(3)的驱动端。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述管状电机(3)的管壳电机头部末端安装有快速限位开关(301),快速限位开关(301)的另一端连接有电容器(302),电容器(302)的另一端连接有自动抱闸器(303),自动抱闸器(303)的闸套内套接有齿轮减速箱(304),所述齿轮减速箱(304)连接至管状电机(3)的输出轴。
3.根据权利要求2所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述嵌入式处理器单元(5)采用STM32F103核心处理器连接外围复位、晶振、按键以及存储器组成最小系统单元。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述充电模块(6)包括隔离变压器(601)和蓄电池(602),所述隔离变压器(601)通过插头引入市电并且进行降压变换后输出低压交流电至蓄电池(602)的充电端,蓄电池(602)输出低压交流电至电压变换器(603),电压变换器(603)输出直流电压至嵌入式处理器单元(5)电源引脚。
5.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述光控采集单元(7)包括光敏二极管(701),所述光敏二极管(701)的输出端连接有光电转换电路(702),所述光电转换电路(702)采用双运放TL082CP组成,输出光信号转换后的电压信号至电压检测器(703),所述电压检测器(703)采用LM393双电压比较器,用以检测转换电压并且量化后输入嵌入式处理器单元(5)。
6.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述红外感应单元(8)采用HS3008的集成型红外接收器,内部集成有红外信号接收电路和数字存储电路,所述数字存储电路通过I2C总线与嵌入式处理器单元(5)的I/O口连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述WiFi无线通信单元(9)采用WM-G-MR-09芯片,该芯片内部集成有WiFi信号编解码器和无线信号收发器,其中编解码器模块通过SDIO接口方式与嵌入式处理器单元(5)的串行通信端口相连。
8.根据权利要求1所述的一种智能家居用全自动窗帘驱动机构,其特征在于:所述动作执行单元(10)包括固态继电器(1001)和行程开关(1002),所述固态继电器(1001)的常开端连接至蓄电池(602)的交流输出端,输出端连接有电机驱动器(1003),所述电机驱动器(1003)连接至管状电机(3)驱动端,所述行程开关(1002)安装在卷线器(2)上。
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