CN108425590A - 一种智能安防窗户及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及门窗技术领域，具体是一种智能安防窗户及其控制方法，窗体设置在轨道上并可沿轨道平行滑动，窗户还包括电机驱动装置、传输带、主动轮、从动轮、传感器、单片机、稳压模块、报警器、限位开关，主动轮和从动轮设置在窗框上并分别位于窗体的顶部两端，主动轮和从动轮上套设传输带，电机驱动装置的输出端连接传输带，传输带与窗体顶部具有一连接点；传感器与稳压模块分别连接单片机的输入端，单片机的输出端分别连接报警器和电机驱动装置，在窗框的两侧分别设有限位开关。本发明能够检测房间环境气体发生明显改变及时预警的装置，为厨房或浴室的家人遇到危险时及时智能自动开窗、为房间居住的人及时提醒通风开窗，防止悲剧发生。

Description

一种智能安防窗户及其控制方法

技术领域

本发明涉及门窗技术领域，具体是一种智能安防窗户及其控制方法。

背景技术

随着社会的发展生活条件的改善，家庭淋浴器安装已普及到千家万户，电热水器、燃气热水器、太阳能热水器等不同品牌热水器确实给家庭成员洗澡带来了诸多方便，由于家庭经济条件、住房环境不同以及地区使用能源不同，人工煤气热水器、天然气热水器、液化石油气热水器，如果安装不当或使用不当都有会造成浴室里的人，房间里的人中毒死亡，甚至会引发家庭火灾与爆炸的发生。

当有毒有害气体超标时，最快捷有效的方法是立即开窗通风。但是人们往往无法及时意识到有害气体的浓度情况，等发现时可能已经为时已晚，且现有技术中还没有能够实现检测气体浓度并自动开窗的装置。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中的上述问题，提供一种结构新颖、安全可靠、可实现自动监测及开窗的智能安防窗户，包括窗框，所述窗框上设有轨槽、窗体，所述轨槽内设有轨道，所述窗体设置在轨道上并可沿轨道平行滑动，所述的窗户还包括电机驱动装置、传输带、主动轮、从动轮、传感器、单片机、稳压模块、报警器、限位开关，所述的主动轮和从动轮设置在窗框上并分别位于窗体的顶部两端，所述主动轮和从动轮上套设所述传输带，所述电机驱动装置的输出端连接所述传输带，所述传输带与窗体顶部具有一连接点；所述的传感器与稳压模块分别连接单片机的输入端，所述单片机的输出端分别连接报警器和电机驱动装置，在窗框的两侧分别设有限位开关。

所述的窗体底部设有若干滚轮，所述窗体通过滚轮在轨道内平行滑动。

所述的限位开关包括触头、触点系统和外壳，所述触头设置在外壳上，所述触点系统设置在外壳内并与触头连接，所述外壳位于在窗框内两侧且触头朝向窗体，所述的限位开关与单片机连接，从而通过单片机来控制电机电路的开合。

所述的传感器包括燃气传感器和二氧化碳传感器。

所述的单片机包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。

所述的电机驱动装置包括电机、电源开关继电器，所述的电源开关继电器包括按钮、铁芯、线圈、衔铁、触点簧片，所述衔铁包括动触点和静触点，所述的电机驱动装置设置在窗框内部。

智能安防窗户的控制方法为：传感器检测到二氧化碳过量以及毒气体增加的浓度后，转换成电信号经过A/D转换，把采集信息传送到单片机进行信息处理、识别判断，当单片机检测到燃气泄漏、二氧化碳过量以及毒气体增加到设置上限设定值时，报警器能及时发出声音提醒，同时会自动导通电机驱动装置，使窗体开启。

单片机作为传感器、电机驱动装置的控制器，通过编程语言的编写程序，从传感器获得传递来的环境信息将燃气浓度、二氧化碳浓度信号转化成电信号，经过A/D转换，把采集信息传送到单片机，利用单片机根据检测模块的信号进行信息处理，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，又通过单片机控制报警模块发出声音，同时动力模块使窗户开启。

电源开关继电器采用常闭式继电器，通过手动方式按下按钮，继电器会产生电磁效应，带动衔铁的动触点与静触点吸合，导通电机工作电路，通过开关继电器动触点与静触点吸合与释放，人工电动开启和关闭窗体。

机驱动模块通过单片机控制，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，智能自动导通电机工作电路，使窗体开启，当窗体框触碰到限位开关的触头时，又会自动切断直流电机电路，窗体停止移动。

本发明同现有技术相比，其优点在于：本发明能够检测房间环境气体发生明显改变及时预警的装置，为厨房或浴室的家人遇到危险时及时智能自动开窗、为房间居住的人及时提醒通风开窗，防止悲剧发生。

附图说明

图1是本发明实施例中的智能安防窗户主要结构示意图；

图2是本发明实施例中的智能安防窗户单片机工作原理示意图；

如图所示，图中：1.从动轮 2.连接点 3.主动轮 4.电机 5.传感器及报警器 6.窗框7.滚轮 8.轨槽 9.窗体 10.限位开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本装置可人工通过按钮电动开启和关闭移动窗，也可通过传感器检测，智能识别、智能判断、智能控制，自动开窗。如图1所示，安防窗户窗框底部有移动窗移动的二条轨槽，轨槽内安置具有滚动轮窗户移动的轨道，移动窗可在轨道上可平行滑动。安防窗户窗框上框设置步进直流电机带动的主动轮和从动轮，移动窗的上端与传输带相连，通过步进直流电机带动传输带左右移动，实现移动窗自动开启和关闭。安防窗户窗框两侧设置常闭限位开关，移动窗移动到窗框时，弹簧含铁芯动触点与导电接点断开，切断电机电源，完成电动开窗和关窗。

智能部件主要是由传感器、单片机控制器、限位开关、稳压模块、警报器、电机驱动模块等组合。

传感器主要包括环境感知传感器以及二氧化碳传感器，环境感知传感器优选为MQ5燃气传感器，MQ5燃气传感器能迅速感知一氧化碳、液化石油气、天然气泄漏，是一款能感知室内一氧化碳浓度并迅速作出反应的传感器。这种半导体传感器由陶瓷管、SnO2敏感层、测量电极和加热器构成，可燃性气体在SnO2表面发生反应会引起电导率的变化，并且电导率随可燃烧气体浓度增加而增大，通过传感器的电导率变化可感知可燃性气体的存在。燃气传感器对一氧化碳、液化石油气、天然气的灵敏度高，并且具有较小体积，方便安装在窗框上，是一种可以检测燃气泄漏和检测室内一氧化碳的气体浓度的低成本传感器。二氧化碳传感器是由红外辐射源、测量气室、波长选择装置、红外探测装置等组成。利用二氧化碳吸收波长4.26μm红外线的物理特征来有选择地准确测量二氧化碳的分压，当房间内气体流过测量气室，光源发出的红外辐射透过被测气体，通过二氧化碳吸收波长4.26μm红外线程度会使二氧化碳谱线发生不同能量衰减量，经过标定，就可以从二氧化碳传感器的输出信号的大小，确定空气中二氧化碳浓度。室内氧气含量降低，相应二氧化碳含量就上升，由于氧气传感器价格较高，因此采用测量二氧化碳含量确定含氧量的下降。

单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机，单片机作为环境感知传感器、步进电机的控制器，通过编程语言的编写程序，从环境感知传感器获得传递来的环境信息，MQ5燃气传感模块、二氧化碳传感模块分别将燃气浓度、二氧化碳浓度信号转化成电信号，经过A/D转换，把采集信息传送到单片机系统，利用单片机根据检测模块的信号进行信息处理，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，又通过单片机控制报警模块发出声音，同时动力模块使窗户开启。

限位开关又称行程限位开关，由触头、触点系统和外壳组成，将限位开关安装在门框的两侧，当移动窗户在开窗或者关闭时，移动窗框触碰到限位开关的触头时，马上切断电机驱动电路，通过限位开关接点开、合状态改变去控制电路和移动窗的运行。通过限位开关可实现移动窗运行到窗框时自动切断直流电机电路，移动窗停止移动。

电机驱动模块由直流微型减速电机、电源开关继电器等组成，均安装在移动窗内部。其中，直流微型减速电机的输入轴能正反转，输出轴无法正反转。电源开关继电器为电磁式继电器，电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。采用常闭式继电器，通过手动方式按下按钮，继电器会产生电磁效应，带动衔铁的动触点与静触点吸合，导通移动窗直流电机工作电路，通过开关继电器动触点与静触点吸合与释放，人工电动开启和关闭移动窗。

电机驱动模块通过单片机控制，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，智能自动导通移动窗直流电机工作电路，使移动窗开启，当移动窗框触碰到限位开关的触头时，又会自动切断直流电机电路，移动窗停止移动。

当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值时，在单片机控制下，报警器的能及时发出声音提醒，同时会自动导通移动窗直流电机工作电路，使移动窗开启，可避免一氧化碳超标、氧气不足的情况下悲剧发生。报警器优选为蜂鸣器。

如图2所示， 本发明的工作原理为：首先通过传感器检测室内或浴室内由于燃气泄漏、燃气不完全燃烧造成氧气不足、二氧化碳过量以及毒气体增加的浓度，转换成电信号经过A/D转换，把采集信息传送到单片机系统进行信息处理、识别判断，当检测到燃气泄漏、二氧化碳过量以及毒气体增加到设置上限设定值时，蜂鸣器能及时发出声音提醒，同时会自动导通移动窗直流电机工作电路使移动窗开启，避免悲剧发生。

Claims (10)

1.一种智能安防窗户，包括窗框，所述窗框上设有轨槽、窗体，所述轨槽内设有轨道，所述窗体设置在轨道上并可沿轨道平行滑动，其特征在于所述的窗户还包括电机驱动装置、传输带、主动轮、从动轮、传感器、单片机、稳压模块、报警器、限位开关，所述的主动轮和从动轮设置在窗框上并分别位于窗体的顶部两端，所述主动轮和从动轮上套设所述传输带，所述电机驱动装置的输出端连接所述传输带，所述传输带与窗体顶部具有一连接点；所述的传感器与稳压模块分别连接单片机的输入端，所述单片机的输出端分别连接报警器和电机驱动装置，在窗框的两侧分别设有限位开关。

2.如权利要求1所述的一种智能安防窗户，其特征在于所述的窗体底部设有若干滚轮，所述窗体通过滚轮在轨道内平行滑动。

3.如权利要求1所述的一种智能安防窗户，其特征在于所述的限位开关包括触头、触点系统和外壳，所述触头设置在外壳上，所述触点系统设置在外壳内并与触头连接，所述外壳位于在窗框内两侧且触头朝向窗体，所述的限位开关与单片机连接。

4.如权利要求1所述的一种智能安防窗户，其特征在于所述的传感器包括燃气传感器和二氧化碳传感器。

5.如权利要求1所述的一种智能安防窗户，其特征在于所述的单片机包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。

6.如权利要求1所述的一种智能安防窗户，其特征在于所述的电机驱动装置包括电机、电源开关继电器，所述的电源开关继电器包括按钮、铁芯、线圈、衔铁、触点簧片，所述衔铁包括动触点和静触点，所述的电机驱动装置设置在窗框内部。

7.一种智能安防窗户的控制方法，其特征在于采用如权利要求1～6任一所述的智能安防窗户，传感器检测到二氧化碳过量以及毒气体增加的浓度后，转换成电信号经过A/D转换，把采集信息传送到单片机进行信息处理、识别判断，当单片机检测到燃气泄漏、二氧化碳过量以及毒气体增加到设置上限设定值时，报警器能及时发出声音提醒，同时会自动导通电机驱动装置，使窗体开启。

8.如权利要求7所述的一种智能安防窗户的控制方法，其特征在于所述的单片机作为传感器、电机驱动装置的控制器，通过编程语言的编写程序，从传感器获得传递来的环境信息将燃气浓度、二氧化碳浓度信号转化成电信号，经过A/D转换，把采集信息传送到单片机，利用单片机根据检测模块的信号进行信息处理，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，又通过单片机控制报警模块发出声音，同时动力模块使窗户开启。

9.如权利要求7所述的一种智能安防窗户的控制方法，其特征在于所述的电源开关继电器采用常闭式继电器，通过手动方式按下按钮，继电器会产生电磁效应，带动衔铁的动触点与静触点吸合，导通电机工作电路，通过开关继电器动触点与静触点吸合与释放，人工电动开启和关闭窗体。

10.如权利要求7所述的一种智能安防窗户的控制方法，其特征在于所述的电机驱动模块通过单片机控制，当检测到可燃气浓度、二氧化碳浓度超出上限设定值，智能自动导通电机工作电路，使窗体开启，当窗体框触碰到限位开关的触头时，又会自动切断直流电机电路，窗体停止移动。