CN109989233A - 一种可远程控制的智能晾衣架及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种可远程控制的智能晾衣架及其工作方法，属于物联网技术领域。在晾衣架上集成有单片机和各类传感器组成的智能终端，通过网络与移动终端连接后，可以将智能晾衣架所处环境的相关数据显示在移动终端上，当环境存在不适宜晾晒或继续晾晒衣服的因素时，可以远程控制晾衣杆伸出或收回。也可以在单片机内预先设定好阈值和相关程序，通过单片机内置的阈值设置、程序内置和定时等功能，由单片机自动执行。当压力传感器监测到的压力趋于平稳时，说明衣服已晾干，可以收回晾衣杆。该智能晾衣架结构设计合理，实现智能晾衣架的自动化运行，为人们生活提供了便捷。

Description

一种可远程控制的智能晾衣架及其工作方法

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种可远程控制的智能晾衣架及其工作方法。

背景技术

随着社会经济水平的发展，现在人们的生活追求自动化、智能化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式，生活家居人性化、智能化的要求使智能控制技术在智能家居电子产品中得到了广泛应用，伴随着智能家居的快速发展，晾衣工具的智能化发展明显落后与其他家用器具智能化发展之后，现在已经引起社会的很大关注。虽然现代的天气预报已经十分精准，但有时一天的晴雨状况也不能完全掌握，尤其是南方的梅雨季节，天气多变，若突然发生雨情，而人却外出了，衣服无法及时收起，如此则会导致即将晾干甚至已经晾干的衣服被再次淋湿，给生活带来了不必要的困扰。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可远程控制的智能晾衣架及其工作方法，能够实现远程控制智能晾衣架进行晾衣和收回,结构设计合理、自动化程度高、方便快捷。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种可远程控制的智能晾衣架，包括伸缩晾衣架和设在伸缩晾衣架上的智能终端；伸缩晾衣架包括晾衣杆、丝杠传动系统和固定底座；晾衣杆通过丝杠传动系统与固定底座连接，丝杠传动系统连接有电机，电机通过电源供电；智能终端包括单片机，单片机连接有A/D转换模块、电机控制器和通信模块，A/D转换模块连接有放大模块，放大模块分别连接有光照传感器、温度传感器、湿度传感器、雨滴传感器、压力传感器；电机控制器与电机连接；使用时，伸缩晾衣架通过固定底座固定安装，通信模块通过网络与智能移动终端通信互联，通信模块能够向智能移动终端发送数据并接受来自智能移动终端的指令。

优选地，电机为步进电机。

优选地，智能移动终端为手机或平板电脑。

优选地，伸缩晾衣架还包括烘干装置，烘干装置与单片机连接。

进一步优选地，烘干装置包括加热装置和风机。

优选地，伸缩晾衣架还包括紫外线消毒灯，紫外线消毒灯与单片机连接。

优选地，伸缩晾衣架还包括照明灯，照明灯与单片机连接。

优选地，通信模块为WIFI模块。

优选地，晾衣杆上设置有用于确认晾衣杆位置状态的碰撞开关模块，碰撞开关模块与单片机连接。

本发明公开的上述可远程控制的智能晾衣架的工作方法，包括：

通信模块接入互联网；光照传感器、温度传感器、湿度传感器和雨滴传感器对晾衣环境进行检测，将检测得到的数据经A/D转换模块、放大模块处理后发送至单片机；

当智能移动终端上的自动化控制开关开启时，单片机根据内部预先设定的阈值和相关程序，当符合晾衣条件时，单片机发送指令给电机控制器，电机控制器控制电机转动，电机带动丝杆传动系统将晾衣杆伸出；压力传感器会实时监测晾衣杆的重量数据，当晾衣杆的重量趋于稳定时，单片机通过电机控制器控制电机，将晾衣杆收回；

当智能移动终端上的自动化控制开关关闭时，单片机不会自动控制电机控制器，单片机将光照传感器、温度传感器、湿度传感器、雨滴传感器和压力传感器检测到的数据通过通信模块发送给智能移动终端，由用户自行判断后，在智能移动终端上直接发送信号指令，通过通讯模块将信号指令传递给单片机，单片机通过电机控制器控制电机，控制晾衣杆的伸出与收回。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的可远程控制的智能晾衣架，在晾衣架上集成有单片机和各类传感器组成的智能终端，通过网络与移动终端连接后，可以将智能晾衣架所处环境的光照、湿度、温度等信息显示在移动终端上，通过雨滴传感器，能够监测环境是否下雨，当环境存在不适宜晾晒或继续晾晒衣服的因素，如光照过强，所晾晒衣服中有不能强光照的衣物；湿度过高，衣服本已晾干；温度过高，损害某些面料的衣物；下雨等；通过移动终端看到上述信息后，可以远程控制单片机操控电机控制器进而控制电机转动，进而通过丝杆传动系统带动晾衣杆伸出或回缩。也可以在单片机内预先设定好阈值和相关程序，由单片机自动执行。当压力传感器监测到的压力趋于平稳时，说明衣服已晾干，可以收回晾衣杆。该智能晾衣架结构设计合理，能够远程检测到所晾晒衣服的环境信息，在必要时可以远程操控晾衣架的晾晒和收回，还可以通过单片机内置的阈值设置、程序内置和定时等功能，实现智能晾衣架的自动化运行，为人们生活提供了便捷。

进一步地，电机采用步进电机，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，具有很好的数据控制特性，适合采用单片机进行控制。且步进电机的精度高、体积小、力矩大、运行平稳。

进一步地，智能移动终端可以为手机或平板电脑，连通网络即可进行远程监测和控制，不受距离限制。

进一步地，伸缩晾衣架上设置烘干装置，可以在连续阴雨天或极端天气如南方的黄梅天时，快速烘干衣服。

更进一步地，烘干装置采用加热装置和风机组成的系统，结构简单，烘干效率高。

进一步地，伸缩晾衣架上设置紫外消毒灯，可以对衣服进行杀毒灭菌，保证人们的健康。

进一步地，伸缩晾衣架上设置照明灯，用于在光照不足时提供光源。

进一步地，通信模块采用WIFI模块，可以方便快捷的接入互联网。

进一步地，晾衣杆上设置有碰撞开关模块，可以确认晾衣杆是否伸出或缩回到位，提高控制的精准度。

本发明还公开了上述可远程控制的智能晾衣架的工作方法，一种工作模式下，根据单片机内预先设定好的阈值和程序，实现智能晾衣架的全自动控制，该模式适用于常规的气候和天气下，自动化程度高，不需要用户进行相关操作；另一种工作模式下，用户可以实时监控智能晾衣架所处晾衣环境的各项数据，通过智能移动终端随时控制智能晾衣架的晾衣和收回，该模式适用于出现突发状况(如沙尘暴、大风)或当晾晒的衣服对晾晒时间有特殊要求(个别面料不能长时间晾晒)时，能够及时收回智能晾衣架。两种模式的操作便捷，能够自主切换，适应度高。

附图说明

图1为本发明的可远程控制的智能晾衣架的结构示意图；

图2为本发明的可远程控制的智能晾衣架的系统连接框图；

图3为本发明的可远程控制的智能晾衣架的压力传感器布置位置示意图；

图4为本发明的可远程控制的智能晾衣架的压力传感器压力监测系统框图；

图5为本发明的可远程控制的智能晾衣架的单片机与电机控制器接线示意图；

图6为本发明的可远程控制的智能晾衣架的光照传感器电路；

图7为本发明的可远程控制的智能晾衣架的雨滴传感器电路；

图8为本发明的可远程控制的智能晾衣架的碰撞开关模块电路。

图中，1为伸缩晾衣架，1-1为晾衣杆，1-2为固定底座，1-3为丝杠传动系统，1-4为电机；2为智能终端，2-1为单片机，2-2为A/D转换模块，2-3为放大模块，2-4为光照传感器，2-5为温度传感器，2-6为湿度传感器，2-7为雨滴传感器，2-8为压力传感器，2-9为电机控制器，2-10为通信模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构和工作原理做进一步详细描述：

如图1，本发明的可远程控制的智能晾衣架，包括伸缩晾衣架1和设在伸缩晾衣架1上的智能终端2；

伸缩晾衣架1包括晾衣杆1-1、丝杠传动系统1-3和固定底座1-2；晾衣杆1-1通过丝杠传动系统1-3与固定底座1-2连接，丝杠传动系统1-3连接有电机1-4，电机1-4通过电源供电，电机1-4优选采用步进电机。

如图2，智能终端2包括单片机2-1，单片机2-1优选采用STM32F103ZET6型号，单片机2-1连接有A/D转换模块2-2、电机控制器2-9和通信模块2-10，A/D转换模块2-2连接有放大模块2-3，放大模块2-3分别连接有光照传感器2-4、温度传感器2-5、湿度传感器2-6、雨滴传感器2-7、压力传感器2-8；电机控制器2-9与电机1-4连接；

使用时，晾衣杆1-1通过固定底座1-2固定安装在墙体上，通信模块2-10能够通过网络与智能移动终端3通信互联，向智能移动终端3发送数据并接受来自智能移动终端3的指令，智能移动终端3可以是手机或平板电脑。

还可以进行如下改进：

①在伸缩晾衣架1上设置烘干装置1-5，烘干装置1-5采用加热装置和风机的组合系统，加热装置可以采用加热管或加热丝；烘干装置1-5与单片机2-1连接；②在伸缩晾衣架1上设置紫外线消毒灯，紫外线消毒灯与单片机2-1连接；③在伸缩晾衣架1上设置照明灯，照明灯与单片机2-1连接；④在伸缩晾衣架1上设置用于确认晾衣杆1-1位置状态的碰撞开关模块，碰撞开关模块与单片机2-1连接。

如图3，压力传感器2-8设置在晾衣杆1-1上，能够采集下方悬挂衣服的重力数据，当湿衣服在晾干的过程中重力逐步减轻，最终晾干后数值趋于平稳，压力传感器2-8可以采用电阻应变片；压力监测系统如图4所示。

电机1-4与丝杠传动系统1-3连接，进而带动与丝杠传动系统1-3连接的晾衣杆1-1能够做直线往复运动，电机1-4可以采用17HS2404两相四线制混合式42步进电机，步距角为1.8°，相电压为12V，相电流为0.4A，相电阻为30Ω，相电感为35mH，精度高体积小、力矩大、运行平稳。同时采用电机控制器2-9控制电机1-4的转速和方向。可以采用TB6600步进电机控制器，这是一款专业的两相步进电机控制器。可实现正反转控制，通过3位拨码开关选择7档细分控制，通过3位拨码开关选择8档电流控制。适合42型、四相混合式步进电机。能达到低振动、小噪声、高速度的效果驱动电机。如图5为单片机2-1与电机控制器2-9接线示意图。

如图6为光照传感器电路，可以采用10K欧姆的光敏电阻和比较器LM393，可以实现检测光照强度是否足够或大小。通常情况下，光敏电阻的阻值在千欧姆上，所以当光照强度很大时，光敏电阻阻值很小，如图电路中的DO引脚输出的信号就是很小的电压信号；当光照强度很小时，即处于黑暗状态时，光敏电阻的阻值很大，DO引脚输出的便是接近供电电压的3.3V。在电压信号输出时，采用104电容进行滤波，使输出的的信号波形更加平滑，方便单片机2-1对信号的处理，不会因为光照的不平稳导致误判。该传感器的信号采集采用STM2F103单片机2-1的片载ADC。

如图7为雨滴传感器电路，雨滴传感器可以采用FC-37，当雨滴落到极板上时，检测极板的电阻变化得到电压变化，通过10K欧姆的上拉电阻将雨滴传感器的电阻变化转换为电压变化，最后通过运算放大器的调制处理，还有LED指示灯的指示，可以轻松了解电路工作情况。本传感器的信号采集采用STM32F103的片载ADC。

温度传感器2-5和湿度传感器2-6可以采用独立的传感器，也可以采用复合型的温湿度传感器，如DHT11数字温湿度传感器，DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保了传感器有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并可与一个高性能的单片机连接。通过串行的单线双向接口完成DHT11模块与微处理器之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，连接快速、稳定、抗干扰能力强，能一次得到温度与湿度两个数据。

A/D转换模块2-2可以采用HX711芯片，该芯片是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换芯片。与其同类型的其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟震荡等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，降低了装置的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端单片机2-1的接口和编程将非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或者通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连接。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程，和编程的简单性。

通信模块2-10优选采用WIFI模块，如ESP-8266芯片来进行控制信号的接收与数据的传输。ESP-8266是一个完整且自成体系的WIFI网络解决方案，能够搭载软件应用，或通过另一个应用处理器卸载所有WIFI网络功能。ESP8266在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时，能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能，并减少内存需求。另外一种情况是，无线上网接入承担Wi-Fi适配器的任务时，可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，连接简单易行，只需通过USART接口与MCU互联即可。ESP8266强大的芯片上处理和存储能力，使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。ESP8266高度芯片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。装有ESP8266的系统表现出来的领先特征有：体积小、功耗低、支持透传、丢包现象不严重、而且价格低、节能VoIP在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。

碰撞开关模块可以采用XD-206，如图8为碰撞开关模块的电路，当该模块触碰到物体时，模块的OUT脚输入电压为3.3V；当未触碰物体时输出0V电压，且指示灯发光二极管LED点亮，可以确认衣架是否已经放出或者收回的状态，该传感器信号采用STM32F103的通用OI端口的浮空输入模式采集。

本发明的可远程控制的智能晾衣架，包括以下2种工作模式：

①打开智能移动终端3上的自动化控制开关，光照传感器2-4、温度传感器2-5、湿度传感器2-6和雨滴传感器2-7对晾衣环境进行检测，将检测得到的数据通过A/D转换模块2-2和放大模块2-3转换、放大后传递给单片机2-1，单片机2-1内部预先设定有阈值和相关程序，当符合晾衣条件时，则单片机2-1传递命令给电机控制器2-9，电机控制器2-9控制电机1-4转动，丝杆传动系统1-3将晾衣杆1-1伸出。当晾衣杆1-1在丝杆传动系统1-3上移动到一定程度时，会触碰到碰撞开关模块，碰撞开关模块受到撞击后，会传递信号给单片机2-1，单片机2-1发送命令给电机控制器2-9，从而电机1-4停止转动。同时单片机2-1会将光照传感器2-4、温度传感器2-5、湿度传感器2-6和雨滴传感器2-7检测到的数据以及晾衣杆1-1的位置情况(是否晾出)通过通信模块2-10发送给智能移动终端3。用户可在智能移动终端3远程得知晾衣杆1-1的收放情况。同时，压力传感器2-8会实时检测晾衣杆1-1的重量情况，当晾衣杆1-1的重量趋于稳定时，则可判断衣物已晾干，此时，单片机2-1会向电机控制器2-9发出信号指令，将晾衣杆1-1收回。

②关闭智能移动终端3上的自动化控制开关，光照传感器2-4、温度传感器2-5、湿度传感器2-6和雨滴传感器2-7对晾衣环境进行检测，将检测数据传递给单片机2-1。单片机2-1将各传感器的数据通过通讯模块2-10发送给智能移动终端3。此情况下单片机2-1不会自动控制电机控制器2-9，由用户自行判断后，可以在智能移动终端3上直接发送信号指令，通过通讯模块2-10将信号指令传递给单片机2-1，单片机2-1再通过电机控制器2-9控制电机1-4，从而实现晾衣杆1-1的伸出与收回。

Claims (10)

1.一种可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，包括伸缩晾衣架(1)和设在伸缩晾衣架(1)上的智能终端(2)；

伸缩晾衣架(1)包括晾衣杆(1-1)、丝杠传动系统(1-3)和固定底座(1-2)；晾衣杆(1-1)通过丝杠传动系统(1-3)与固定底座(1-2)连接，丝杠传动系统(1-3)连接有电机(1-4)，电机(1-4)通过电源供电；

智能终端(2)包括单片机(2-1)，单片机(2-1)连接有A/D转换模块(2-2)、电机控制器(2-9)和通信模块(2-10)，A/D转换模块(2-2)连接有放大模块(2-3)，放大模块(2-3)分别连接有光照传感器(2-4)、温度传感器(2-5)、湿度传感器(2-6)、雨滴传感器(2-7)、压力传感器(2-8)；电机控制器(2-9)与电机(1-4)连接；

使用时，伸缩晾衣架(1)通过固定底座(1-2)固定安装，通信模块(2-10)通过网络与智能移动终端(3)通信互联，通信模块(2-10)能够向智能移动终端(3)发送数据并接受来自智能移动终端(3)的指令。

2.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，电机(1-4)为步进电机。

3.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，智能移动终端(3)为手机或平板电脑。

4.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，伸缩晾衣架(1)还包括烘干装置(1-5)，烘干装置(1-5)与单片机(2-1)连接。

5.根据权利要求4所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，烘干装置(1-5)包括加热装置和风机。

6.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，伸缩晾衣架(1)还包括紫外线消毒灯，紫外线消毒灯与单片机(2-1)连接。

7.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，伸缩晾衣架(1)还包括照明灯，照明灯与单片机(2-1)连接。

8.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，通信模块(2-10)为WIFI模块。

9.根据权利要求1所述的可远程控制的智能晾衣架，其特征在于，晾衣杆(1-1)上设置有用于确认晾衣杆(1-1)位置状态的碰撞开关模块，碰撞开关模块与单片机(2-1)连接。

10.权利要求1～9任意一项所述可远程控制的智能晾衣架的工作方法，其特征在于，包括：

通信模块(2-10)接入互联网；光照传感器(2-4)、温度传感器(2-5)、湿度传感器(2-6)和雨滴传感器(2-7)对晾衣环境进行检测，将检测得到的数据经A/D转换模块(2-2)、放大模块(2-3)处理后发送至单片机(2-1)；

当智能移动终端(3)上的自动化控制开关开启时，单片机(2-1)根据内部预先设定的阈值和相关程序，当符合晾衣条件时，单片机(2-1)发送指令给电机控制器(2-9)，电机控制器(2-9)控制电机(1-4)转动，电机(1-4)带动丝杆传动系统(1-3)将晾衣杆(1-1)伸出；压力传感器(2-8)会实时监测晾衣杆(1-1)的重量数据，当晾衣杆(1-1)的重量趋于稳定时，单片机(2-1)通过电机控制器(2-9)控制电机(1-4)，将晾衣杆(1-1)收回；

当智能移动终端(3)上的自动化控制开关关闭时，单片机(2-1)不会自动控制电机控制器(2-9)，单片机(2-1)将光照传感器(2-4)、温度传感器(2-5)、湿度传感器(2-6)、雨滴传感器(2-7)和压力传感器(2-8)检测到的数据通过通信模块(2-10)发送给智能移动终端(3)，用户在智能移动终端(3)发送的信号指令通过通讯模块(2-10)传递给单片机(2-1)，单片机(2-1)通过电机控制器(2-9)控制电机(1-4)，控制晾衣杆(1-1)的伸出与收回。